Iako se ove godine slavi sto godina teorije relativnosti Alberta Einsteina, u stvarnosti slavimo 110.
Prije objavljivanja opće teorije relativnosti, 1905. godine najslavniji svjetski fizičar donio je posebnu teoriju relativnosti. Ta prva teorija zamijenila je newtonovsku koncepciju prostora i vremena te je predstavljala poseban slučaj u kojem se efekti ubrzanja i gravitacije mogu ignorirati. Polazi od dva postulata. Prema prvom, zakoni elektrodinamike i optike vrijedit će u svim okvirima u kojima vrijede mehanički zakoni, svaka fizikalna teorija mora matematički izgledati isto svakom inertnom promatraču, fizikalni zakoni neovisni su o prostornoj ili vremenskoj lokaciji. Drugi postulat kaže kako je brzina svjetlosti uvijek ista za sve promatrače, ista je u svim smjerovima te ne ovisi o brzini objekta koji svjetlost emitira. Ovdje je Einstein poništio eter tvrdeći da svjetlost za širenje ne treba nikakav medij.
Prisutnost mase i energije
Einsteinova opća teorija relativnosti u javnost je stigla zapravo kao serija predavanja koju je taj teorijski fizičar održao upravo u ovo vrijeme 1915. godine. Riječ je o geometrijskoj teoriji koja nalaže da prisutnost mase i energije "zakrivljuje" prostorvrijeme, pojam koji naznačuje kako su prostor i vrijeme povezani, a da ta zakrivljenost utječe na put čestica i svjetlosti općenito. Čitajući ovako, nije nimalo čudno što su neki nakon pojavljivanja teorije relativnosti zaključili kako je može razumjeti tek desetak ljudi na svijetu.
Ipak, nije baš tako, ili barem ne više. Dr. sc. Darija Hrupeca s Instituta Ruđer Bošković u Zagrebu zamolili smo da nas uvede u Einsteinov svijet.
– Teorija relativnosti jedan je od dvaju nosećih stupova moderne fizike. Drugi stup je kvantna teorija, a obje su razvijene početkom 20. stoljeća. A razvoj fizike odredio je razvoj primijenjenih znanosti i tehnologije. Za bilo koji rezultat današnje tehnologije mogla bi se naći poveznica barem s jednim od dvaju stupova moderne fizike. Primjerice, rad nuklearne elektrane temelji se na posebnoj teoriji relativnosti – kaže dr. Hrupec dodajući kako se oni koji misle da to nije važno trebaju sjetiti da petina električne energije koju troše potječe iz nuklearne elektrane Krško. Drugi primjer, GPS, koji je danas ugrađen u gotovo svaki pametni telefon, svoju preciznost pak duguje općoj teoriji relativnosti. Također, doznajemo od znanstvenika s IRB-a, nije baš sve relativno.
– Zorni primjeri koji se često navode u knjigama i časopisima zapravo nisu primjeri posljedica teorije relativnosti, nego primjeri koncepta relativnosti gibanja i primjeri načela relativnosti. Teorija relativnosti se ponekad, na potpuno iskrivljeni način, svodi na trivijalnu tvrdnju: "sve je relativno". Niti je sve relativno niti teorija relativnosti tvrdi da je sve relativno. No, gibanje slučajno jest relativno. Po definiciji, gibanje je promjena položaja tijela u odnosu na drugo tijelo. Drugim riječima: gibanje je promjena položaja tijela relativno prema drugom tijelu. Stoga se tijelo može, u isto vrijeme, i gibati i ne gibati, ovisi u odnosu na što. Putnik koji sjedi u vlaku može se gibati u odnosu na kolodvor te istodobno mirovati u odnosu na vlak. Nadalje, načelo relativnosti jest načelo po kojemu su zakoni fizike isti u sustavima koji, jedan u odnosu na drugoga, miruju ili koji se, jedan u odnosu na drugoga, gibaju jednoliko pravocrtno. To je načelo poznavao još Galileo Galilei prije 400 godina – kaže dr. Hrupec.
Posljedice posebne teorije relativnosti (dilatacija vremena, kontrakcija duljine, relativnost istodobnosti, ekvivalentnost mase i energije) ili opće teorije relativnosti (skretanje zrake svjetlosti, zakrivljenost prostora) ne mogu se opaziti kao primjeri iz svakodnevnog života. Njih možemo opaziti tek s pomoću odgovarajućih mjernih instrumenata.
– Postoji mogućnost da se teorija relativnosti obori. Ali to nije svojstveno samo teoriji relativnosti. Za apsolutno svaku teoriju u području prirodnih znanosti postoji mogućnost obaranja. Nove činjenice, proizašle iz novih opažanja ili eksperimenata, mogu teoriju dodatno potvrditi ili ju mogu oboriti. Zanimljivo je da jedan jedini pouzdani eksperimentalni rezultat može teoriju oboriti, ali ni nebrojeno rezultata koji teoriji idu u prilog ne mogu je dokazati. Mogu je samo sve bolje i bolje potvrđivati. Teorije relativnosti, posebna i opća, dobile su do danas golem broj eksperimentalnih potvrda. I dalje ih dobivaju. Opća teorija relativnosti je, primjerice, već punih sto godina najbolja teorija gravitacije, jedne od četiri temeljne sile u prirodi. Neutrini, koji su navodno bili brži od svjetlosti, razotkriveni su kao eksperimentalna pogreška i nisu nimalo ugrozili teoriju relativnosti, završava dr. Hrupec s eksperimentom koji je prije pet godina proveden na poznatom CERN-u u Švicarskoj. No, još uvijek sve u teoriji relativnosti nije potvrđeno eksperimentom.
Prečac u prostorvremenu
– Ne morate nužno potvrditi baš svako moguće predviđanje teorije da biste tu teoriju prihvatili kao trenutačno najbolji opis nekog segmenta svijeta. Potvrda samo nekih, trenutačno dostupnih, predviđanja dovoljna je da teorija postane dobar radni model. Ona još nepotvrđena predviđanja fizičarima su velik izazov. Obaranje takvog predviđanja potencijalno je prozor u neku novu fiziku. Gravitacijski valovi su, recimo, jedno predviđanje opće teorije relativnosti koje dosad nije dobilo izravnu potvrdu, ali bi ju moglo dobiti u danima koji su pred nama. Druga krajnost je predviđanje crvotočina ili prečaca u prostorvremenu. I to proizlazi iz opće teorije relativnosti ali, kako sad stvari stoje, njihova će se potvrda eventualno dogoditi u nekoj dalekoj budućnosti – ističe dr. Dario Hrupec.
Kako to uvijek biva, Albert Einstein i njegova teorija imali su velik broj neistomišljenika. U njegovu slučaju, ipak, to je protivljenje dobilo rijetko viđene dimenzije. Najpoznatiji pokušaj diskreditacije velikog znanstvenika dogodio se netom je donio teoriju relativnosti, kako na tlu Njemačke tako i na tlu Amerike. U pamfletu 100 autora protiv Einsteina serijom eseja dovodilo se u pitanje kako njegovo razmišljanje tako i on sam. Mnogi danas dovode njegovo stvaranje u vezu s nacistima. Nažalost, na popisu se autora u tom "djelu" našao i jedan Hrvat, Stjepan Mohorovičić, sin našeg velikog znanstvenika Andrije.
Njemačka znanstvenica Milena Wazeck najpodrobnije je u svojoj knjizi Einsteinovi protivnici opisala cijeli slučaj. Njegov je idejni začetnik bio eksperimentalni fizičar Ernst Gehrcke s Carskog tehničkog instituta u Berlinu, jedan od najžešćih Einsteinovih kritičara u Njemačkoj. Njegova je zanesenost dokazivanjem kako je Einstein ipak u krivu proizvela arhivu nevjerojatnih razmjera koja je stvorila upravo čitav svijet "proturelativnosti" satkan od stotina pamfleta, tisuća novinskih izrezaka, gomile pisama Einsteinovih protivnika iz cijele Europe, ali i Amerike.
Ta je mreža, otkrila je Wazeckova, bila daleko raširenija negoli se to do danas vjerovalo, a motivacija koja je stajala iza njihovih članova razlikovala se od slučaja do slučaja. Kada je 1919. potvrđeno jedno od ključnih predviđanja opće teorije relativnosti, Einstein postaje medijskom zvijezdom, a neki ga nazivaju i "novim gigantom svjetske povijesti". To je za Ernsta Gehrckea bilo dostatno da 1920. u berlinskoj filharmonijskoj dvorani organizira niz predavanja, u čemu mu se zdušno pridružuje i antisemitski agitator Paul Weyland. Ne zaboravimo, Einstein je bio židovskog porijekla. Relevantnost Gehrckeu dali su i neki fizičari nobelovci poput Johannesa Starka i Philippa Lenarda, a međunarodni utjecaj osigurali su mu kontakti s nekim paraznanstvenim organizacijama.
Kako su Einsteinovu teoriju sve više prihvaćali, tako je znanstvena javnost sve češće odbacivala ideje njegovih protivnika, čak im i zatvarajući vrata službenih institucija. Iako je i sam Einstein znao isticati kako je pokret protiv njega i politički inspiriran, to nije bilo sasvim točno jer je među njegovim protivnicima okupljenim oko Gehrckea bilo i Židova. Ipak, to nije spriječilo nobelovca Lenarda da 1922. izjavi kako je teorija relativnosti "protkana židovskim duhom", navodi Milena Wazeck.
Nažalost, u knjizi se spominje i naš Stjepan Mohorovičić koji je, prema nekim izvorima, bio jedan od vodećih članova tog pokreta. Tvrdio je da se može doći do beskonačnog broja teorija relativnosti na način kako je to učinio Einstein. U Gehrckeovim se arhivima nalaze i pisma koja je izmjenjivao s Mohorovičićem, ali dopisivao se i s Einsteinom. Veliki mu fizičar u nekima od njih i povlađuje navodeći kako njegov "rad nema fizikalne vrijednosti, ali kako nije bez logike", ali ga i naziva "nesretnim Mohorovičićem". Čini se, ipak, da je Mohorovičića svrstavanje uz protivnike Einsteinovih teorija stajalo ozbiljne znanstvene karijere, nije u domovini stekao priznanje za svoj vrijedan znanstveni rad. Do kraja je ostao tek gimnazijskim profesorom.