Ljudje imamo izkušnje o gibanjih pri majhnih hitrostih. Predstave o hitrih gibanjih, katerih hitrosti se približujejo svetlobni hitrosti, so nam tuje.

Velike hitrosti so zato predvsem predmet kognitivnih znanosti, manj pa eksperimentalne fizike.

Velike hitrosti in povečanje mase

Predstavo o dogajanju v primeru velikih hitrosti si skušam zbistriti z miselnim poskusom. Vprašam se, kako hitrost neke mase vpliva na povečanje te mase.

Med fiziki o tem ni enotnega mnenja. Nekateri fiziki maso telesa razumejo kot vedno enako snovno lastnost, drugi pa menijo , da se objektu s povečanjem hitrosti poveča masa.

Masa objekta, katerega hitrost se približa svetlobni hitrosti, naraste preko vseh meja.

Po mnenju slednjih fizikov se objektu, ki ima v mirovanju neko majhno maso (na primer 1 kg), se le-ta poveča, ko objekt pridobi hitrost.

Pri hitrosti, ki jo opažam v vsakodnevnem življenju, na primer ko opazujem leteče letalo, so ta povečanja mase zanemarljiva. Kadar pa so hitrosti večje, ko se hitrost neke mase začne približevati svetlobni hitrosti, so povečanja mase opazna.

Kadar se hitrost nekega predmeta približa svetlobni hitrosti, njegova masa, kot jo zaznavamo, naraste preko vseh meja. Masa 1 kg snovi s hitrostjo naraščala in se pri svetlobni hitrosti približa neskončni masi.

Kadar masa nekega telesa zaradi velike hitrosti naraste preko vseh meja, take mase nobena, še tako velika sila ne more več pospeševati.

Telo svetlobne hitrosti torej ne more niti doseči niti preseči.

Merimo projekcije, ne pa izvornega dogajanja.

Povečanje mase lahko opazimo. Opazimo projekcije pojavov, to je videnje pojava iz izbranega zornega kota.

Izvorne oblike dogajanja ne moremo meriti. Vedno merimo le projekcije.

Povečanje mase se dogodi torej v projekciji.

Za poglobitev razumevanja povečanja mase iščem torej več projekcij vezanih na povečanje mase.

Najšibkejši med nami ima dar, ki je samo njegov. Naj zveni še tako obrabljeno, če ga pravilno uporabi, je to dar vsem ljudem.
John Ruskin

Nekdo opaža velike pospeške takrat, ko drugi pospeškov ne opaža.

Povečanje mase si ogledam na primeru hitro gibajoče se rakete iz dveh ločenih perspektiv dveh opazovalcev, kot prikazuje slika 10.1.

V miselnem poskusu na sliki 10.1 Zemljan in vesoljček opazujeta izstrelitev rakete z Zemlje proti vesoljčku.

Vesoljček se nahaja na asteroidu. Asteroid in vesoljček na njem se skoraj s svetlobno hitrostjo oddaljujeta od Zemlje.

Raketi na Zemlji vključim motorje in jo izstrelim proti vesoljčku.

Prva faza poskusa:

Že takoj na začetku, ob izstrelitvi rakete Zemljan in vesoljček dogajanje opažata različno:
-Zemljanov pogled na dogajanje je preprost, saj opazuje v izhodišču mirujočo raketo, ki močno pridobiva na hitrosti. Zemljan opazi uspešen start in močno pospeševanje rakete v smeri proti vesoljčku.

-Raketa skupaj z Zemljo ima, gledano z asteroida, skoraj svetlobno hitrost in posledično v očeh vesoljčka ogromno, skoraj neskončno maso. Ogromna masa rakete, kakršno s svoje perspektive opaža vesoljček, raketi onemogoča pospeševanje, ne glede na moč motorja, ki jo poganja. Vesoljček ne opaža pospeška rakete.

Ob startu rakete, ko Zemljan opaža velike pospeške rakete, vesoljček opaža, da ta ista raketa iz njegove perspektive zaradi velike mase ne more pospeševati. Njeni pospeški ali pojemki so v očeh vesoljčka neznatni v primerjavi s pospeški, ki jih opaža Zemljan.

Opažanji Zemljana in vesoljčka glede možnosti pospeševanja rakete in posledično mase rakete, se med opazovalcema zelo razlikujeta.

Masa iste rakete na isti poti je torej hkrati velika in majhna, odvisna kdo in od kod opazuje raketo.

Druga faza poskusa:

Raketa v nadaljevanju, vsaj z Zemljanove perspektive pospešuje in Zemljan čez čas opazi, da se je hitrost rakete povečala in približala svetlobni hitrosti.

V tej fazi poskusa Zemljan ugotovi, da vključeni motorji rakete zaradi povečanja mase ne morejo več pospeševati. Masa rakete je namreč s perspektive Zemljana zaradi povečane hitrosti zelo narasla.

S strani vesoljčka se je hitrost rakete zmanjševala, razlika med hitrostjo asteroida in rakete je namreč vse manjša in po določenem času raketa obmiruje v odnosu na vesoljčka. Vesoljček opaža, da se posledično z vesoljčkove perspektive zmanjša masa rakete.

Vesoljček torej tudi v drugi fazi poskusa opaža nekaj popolnoma drugega kot Zemljan. V tej fazi vesoljček in Zemljan zamenjata vlogi. Vesoljček opaža velike pospeške, Zemljan pa skoraj nobenih.

Vesoljček opaža velike pospeške takrat, kadar jih Zemljan ne opaža. Kadar vesoljček ne opaža pospeškov, jih opaža Zemljan.

Videnji rakete z ene in druge perspektive sta si nasprotujoči.

Spomnite se svojih nenavadno uspešnih znancev in ugotovili boste, da kar kipijo od navdušenja nad svojim delom. Ne le, da se sami navdušujejo nad njim, sposobni so navdušiti tudi vas.
Paul W. Ivey

Tretja faza poskusa:

Razlika njunih pogledov je še posebej očitna v nadaljevanju ob koncu poskusa.

Ker raketa po drugem delu poskusa glede na vesoljčka nima velike hitrosti, iz vesoljčkove perspektive raketa lahko pospešuje. Vesoljček kmalu opazi, kako ga raketa z veliko hitrostjo prehiti.

Zemljan tega ne vidi. Zemljan lahko v nedogled opazuje, kako raketa asteroida in vesoljčka na njem ne more dohiteti. Asteroid se namreč skoraj s svetlobno hitrostjo oddaljuje od Zemlje. Asteroid se od Zemlje oddaljuje s hitrostjo, ki jo raketa v projekciji Zemljana ne more preseči.

Opažanja lahko strnem v Tabeli 1 takole:

Začetek poskusa ob izstrelitvi rakete
Zemljan vidi: velik pospešek rakete
vesoljček vidi: zanemarljivo pospeševanje

Sredina poskusa, ko se hitrost rakete izenači s hitrostjo asteroida
Zemljan vidi: raketa zanemarljivo pospešuje
vesoljček vidi: velik pospešek rakete

Konec poskusa
Zemljan vidi: raketa vesoljčka ne more niti dohiteti.
vesoljček vidi: raketa prehiti vesoljčka z veliko hitrostjo.

Tabela 1

Eno samo potovanje rakete povzroča več, na prvi pogled nezdružljivih projekcij videnja te resničnosti.

Vsak od opazovalcev vidi delno in celo popačeno sliko gibanja opazovanega telesa.

Projekcije opisanega potovanja rakete bi nam lahko vzbudile dvome o resničnosti enih in drugih opažanj.

Dogajanje postane razumljivo, ko se zavem, da projekcije kažejo nepopolno in popačeno sliko resničnega dogajanja.

Resničnega potovanja rakete Zemljan in vesoljček ne moreta videti, lahko pa ga poskušata odkriti preko miselnega povezovanja projekcij.

Takšno združevanje projekcij ni preprosto. Naj s prispodobo razložim zakaj.

Če se v zabaviščnem parku ogledujem v vzbočenih ali izbočenih ogledalih, se enkrat vidim majhen in debel, drugič visok in suh, kot prikazuje slika 10.2. Vsako ogledalo na svoj način popači mojo sliko.

Na osnovi takšnih slik si težko ustvarim sodbo o svojem izgledu.
Iz poznavanja ukrivljenosti ogledala in slike lahko poskušam rekonstruirati svojo resnično podobo.

Verodostojnost lastne podobe povečam, če postopek opazovanja samega sebe ponovim na mnogih, na različne načine ukrivljenih ogledalih.

Svetloba je medij, preko katerega opazujem dogajanja v vesolju.

Vse dogajanje v vesolju opazujem preko takšnih ali drugačnih "ogledal", ki tako ali drugače pokvarijo in popačijo sliko opazovanega dogajanja v vesolju.

V prej opisanem miselnem poskusu vesoljček in Zemljan hitrost rakete opazujeta preko svetlobe, ki na poti od rakete do opazovalca zamuja in zato kaže zakasnjeno sliko dogajanja. Dogaja se nekaj podobnega, kot pri opazovanju avtomobila skozi namišljena očala, prikazanem na sliki1.2 v poglavju Projekcije.

Vesoljček in Zemljan z zakasnitvijo vidita, kaj se dogaja z raketo.

"Počasnost" svetlobe popači sliko stvarnega potovanja rakete. Omejena hitrost svetlobe je tista "zakrivljenost ogledala", ki Zemljanu in vesoljčku popači sliko resničnega potovanja rakete.

Zaznavanje gibanja objekta v projekcijah

V nadaljevanju si ogledam primer hitro gibajočega se objekta, ob upoštevanju zakonitosti gibanja svetlobe, kot je opisana v poglavju Svetloba.

Želim ugotoviti, kako kasnitev svetlobe na poti od opazovanega objekta do opazovalca, spremeni, okrni in popači sliko o mestu, hitrosti in pospeških opazovanega objekta.

Transformacija časa je časovni zamik med resničnim dogajanjem in zakasnjenim videnjem tega dogajanja v projekciji.

Tokrat si bom dogajanje skušal predstavljati na osnovi avtomobila (na sliki 10.3), ki ga opazovalec opazuje z neke razdalje.

Avto se v času "t" nahaja na lokaciji "x" (skrajno desno na sliki). Tega opazovalec ne more videti in vedeti, dokler se odbita svetloba od avta ne vrne do opazovalca.

Pred nekaj časa, v času " t' ", je bil avto na lokaciji " x' " (na sliki 10.3 na sredini). Tako kot v vsakem trenutku je tudi takrat avto proti opazovalcu oddal foton.

Foton je z lokacije " x' " odletel s hitrostjo "c" glede na avto, to je hitrostjo "c" glede na izvor. Na ponor je foton potoval s hitrostjo (c-v) glede na opazovalca in za to pot potreboval x'/(c-v) časa.

Opazovalec v času t vidi avto na lokaciji x', to je tam, kjer se je avto zares nahajal (pred nekaj časa) v času t'.

Transformacija časa je torej časovno razhajanje med nekim resničnim dogajanjem in zakasnjenim videnjem tega dogajanja z neke oddaljene lokacije (projekcije).

Navidezna razdalja med gibajočim se objektom in opazovalcem se pri oddaljevanju zmanjša, pri približevanju poveča.

Zakonitost, kako opazovalec zaznava potek časa na opazovanem objektu v primerjavi s stvarnim tekom časa (t'/t), je prikazan na poenostavljenem primeru v nadaljevanju.

Avto ob opazovalcu starta v času t=0 in ves čas potuje s stalno hitrostjo v. Transformacijo časa v besedni obliki lahko zapišem takole:
t (čas v trenutku opazovanja) = t' (čas, ko se je foton odbil od avtomobila) + x'/(c-v) (čas potovanja fotona od odboja do vrnitve k opazovalcu)

Preureditev te enačbe pokaže:
t=t'+x'/(c-v) sledi t=t'+ vt'/(c-v) sledi t/t'=1+v/(c-v) sledi t'=t(c-v)/c

Lokacijo avtomobila, kakršno je avto zares imel v času t', opazovalec vidi šele čez nekaj časa, vidi jo šele ob času t.

Če bi opazovalec opazoval na primer uro na avtomobilu, bi opazil, da kaže čas t' in ne t. Opazovalec bi opazil zaostajanje ure na avtomobilu v primerjavi s svojo uro.

Na podoben način lahko ugotovim, da opazovalec vidi avto na krajši razdalji od stvarne razdalje, tako kot prikazuje slika 10.4

Objekt v času t=0 na sliki 10.4 začne svojo pot v točki 0 in potuje v smeri x s hitrostjo v.

t (čas v izbranem trenutku) = t' (čas v preteklosti,

ko se je foton odbil od opazovanega objekta)+

+ x'/(c-v) (čas od odboja do vrnitve k opazovalcu)

Ureditev enačbe: t=t'+x'/(c-v) sledi t=t'+ vt'/(c-v)

sledi t/t' = 1+v/(c-v) sledi t'=t(c-v)/c

Razdalja, na kateri v času t vidim opazovani objekt, je enaka vt'.

Ureditev enačbe: x'=vt(c-v)/c sledi x'=x(c-v)/c

Opažena hitrost gibanja opazovanega objekta je x'/t.

Ureditev enačbe: v'=(x/t)(c-v)/c sledi v'=v(c-v)/c

Opazovalec tudi ne vidi stvarne hitrosti avtomobila. Opaža manjšo hitrost, in sicer:
v'=v(c-v)/c

Navedene enačbe veljajo za opazovani objekt, ki se oddaljuje. V primeru približevanja so odnosi med resničnimi vrednostmi in projekcijami naslednji:

Zaradi poenostavitve koordinatni sistem izberem tako, da bo objekt prispel do opazovalca v času t=0. Časa t in t' imata torej negativni vrednosti, kot prikazuje slika 10.5.

-t (čas v izbranem trenutku) = -t' (čas v preteklosti,

ko se je foton odbil od opazovanega objekta)+

+ x'/(c+v) (čas od odboja do vrnitve k opazovalcu).

V tem primeru foton potuje s hitrostjo c+v glede na opazovalca.

Ureditev enačb: -t=-t'+x'/(c+v) sledi -t=-t'+ vt'/(c+v)

sledi t=t'(1-v/(c+v)) t'=tc/(c+v)

-x (razdalja, na kateri se nahaja opazovani objekt v času t)=

=-x'(razdalja, na kateri je bil objekt v času t')+

+vx'/(c+v) (razdalja, ki jo je napravil objekt v vračanju fotona

od objekta do opazovalca)

Ureditev enačb: -x'=-x+x'/(c+v) sledi x'=x -vx'/(c+v) sledi
x'(1-v/(c+v)=x sledi x'(c/(c+v)) sledi x'=x(c+v)/c

Navidezna (opažena) hitrost objekta je opažena razdalja
do objekta, x' deljena s časom, kot ga potrebuje objekt,
da prispe do opazovalca, to je t.

Ureditev enačb: v'=(x/t)(c+v)/c ) sledi v'=v(c+v)/c

Transformacije so torej odvisne od tega, ali se objekt opazovalcu približuje ali se od njega oddaljuje.

V primeru približevanja se navidezna razdalja v projekciji zaradi hitrosti objekta poveča, kar je ravno obratno kot pri oddaljevanju, ko se navidezna razdalja v projekciji zmanjša.

Podobno je pri navidezni hitrosti. Ko se objekt oddaljuje, opazovalec opaža manjšo navidezno hitrost gibajočega se objekta od resnične hitrosti.

V primeru približevanja objekta pa opazovalec zaznava večjo hitrost od resnične hitrosti objekta.

Mimo-let objekta mimo opazovalca zahteva vektorsko seštevanje hitrosti.

Gornje zakonitosti niso splošne, saj opisujejo le dve izbrani obliki gibanja, to je približevanje ali oddaljevanje opazovanega objekta.

Opisane zakonitosti so bolj zapletene za gibanja objekta pod nekim kotom mimo opazovalca, kot prikazuje slika 10.6. Izračun razdalje ni več preprosto aritmetično seštevanje ali odštevanje ampak moramo razdalje seštevati vektorsko.

Tudi hitrost svetlobe na ponoru je odvisna od smeri gibaj izvora in ponora. Hitrost svetlobe na ponoru pomeni vektorsko vsoto ali razliko hitrosti med svetilom in ponorom.

Pri mimo-letu opazovanega objekta mimo opazovalca vpadna hitrost svetlobe na ponoru iz večje hitrosti od svetlobne hitrosti zvezno preide v manjšo hitrost od svetlobne hitrosti, ko objekt preide iz približevanja v oddaljevanje.

Masni delec lahko preseže svetlobno hitrost, kar pa v projekcijah ne zaznamo.

V nadaljnjem miselnem poskusu bom izstopil iz okvirov, ki mi jih v naravi postavlja svetlobna hitrost in si zamislil matematični model enakomerno pospešenega gibanja rakete (Slika 10.1), ki se v matematičnem modelu lahko giblje tudi preko svetlobnih hitrosti.

V matematičnem modelu svetlobna hitrost ni ovira, zato v tako namišljenem modelu raketa lahko poljubno preseže svetlobno hitrost.

Zamislim si torej enakomerno pospešeno gibanje brez omejitev hitrosti.

Tako zamišljeno gibanje po enačbah o transformaciji razdalje in časa (Slika 10.4 in Slika 10.5) preslikam v zaznavne projekcije tega gibanja in dobim zanimiv rezultat.

Dobim opisane projekcije v Tabeli 1 na začetku tega poglavja, take projekcije, kot jih lahko izmerimo.

Četudi v resnici raketa poljubno preseže svetlobno hitrost, v projekciji tega ne zaznamo. V projekcijah so zaznavne hitrosti vedno manjše od svetlobne hitrosti.

Masa rakete se v resnici torej s hitrostjo ne povečuje, povečuje se le projekcija njene mase.

Najvišja stvarna hitrost rakete torej ni omejena s svetlobno hitrostjo, omejene so le hitrosti njenih zaznavnih projekcij.

Svetloba je najhitrejši medij, preko katerega lahko zaznavamo pojave v okolju. Kadar se v vesolju dogajajo pojavi, ki so hitrejši od svetlobne hitrosti, teh pojavov ne moremo zaznati, saj je svetloba prepočasen medij za prikazovanje tako hitrih pojavov. Hitrejšega medija za zaznavanje okolice pa na žalost nimamo.

Einsteinova teorija relativnosti.

Blisk misli, ki se sproži v posameznem umu, ali še bolje, ki ga navdihne nebo, zbudi odsev v drugem umu, dokler tisočero umov ne zažari v skupnem ognju.
Thomas Carlyle

Pojave pri velikih hitrostih je opisal Einstein v posebni teoriji relativnosti. Objavil jo je leta 1905 in govori o tem, kako se prostor in čas prepletata.

Teorija je doživela kritike, zato jo je Einstein deset let kasneje dopolnil v Splošni teoriji relativnosti.

Einstein je s teorijo relativnosti vzbudil pestre reakcije.

Na razsežnost polemik kaže Einsteinova izjava, ki jo je izrekel na račun svojih kritikov. Pravi: "Če bi bile v moji teoriji res zmotne, teorija relativnosti ne bi potrebovala sto kritikov, zadoščal bi le eden".

Hitrost svetlobe ni enaka v vseh okoliščinah.

Einsteinova teorija relativnosti temelji na izhodišču, da je hitrost svetlobe v vseh razmerah enaka in posledično, da je razmik v četvernem prostoru za opazovalca, ki se giblje premo in enakomerno, vedno enak (r2-c2t2=k2).

Ta enačba v zelo poenostavljeni obliki pravi, da čas na hitro gibajočem se delcu teče počasneje. Kadar se hitrost opazovanega objekta približa svetlobni hitrosti, se čas na takem objektu ustavi.

Ta enačba tudi pravi, da se pri velikih hitrostih zmanjšajo razdalje.

Dvom

Na sliki 8.7 poglavja Svetloba je utemeljitev metode merjenje hitrosti svetlobe, na sliki 8.10 pa načrt meritve hitrosti svetlobe. Opisana meritev lahko objektivno izmeri, s kakšno hitrostjo prispe tista svetloba na ponor, ki izhaja iz hitro gibajočega se vira svetlobe.
Izhodišče Einsteinove teorije relativnosti ne temelji na meritvah, ampak na hipotetični in predpostavljeni v vseh razmerah enaki hitrosti svetlobe.

Hipoteza na katerih temelji teorija relativnosti ni dokazana z meritvami in je v nasprotju z ugotovitvami poglavja Svetloba, s tem pa ustvarja dvom o verodostojnosti Einsteinove teorije relativnosti.

Teorija relativnosti opisuje mimolet objekta

Teorija relativnosti ni dvomljiva kar na splošno.

Ko opazovani objekt leti na primer mimo opazovalca, tako kot je prikazan na sliki 10.6, se v nekem trenutku mimo-leta dogodi, da je hitrost prispetja svetlobe do opazovalca enaka hitrosti svetlobe na izvoru.

Enaka hitrost svetlobe na izvoru in ponoru je osnova Lorentzovi transformaciji in Einsteinovi posebni teoriji relativnosti.

Pri opazovanju mimo-leta nekega objekta, zakonitosti Einsteinove teorije relativnosti pravilno opisujejo zakonitostmi transformacije hitrosti in razdalje.

Teorija relativnosti torej ni zmotna je pa zelo omejena, saj opisuje razmere hitrega gibanja zgolj iz enega zornega kotu.

Posebna teorija relativnosti ne opisuje približevanja objekta, ne opisuje oddaljevanja objekta, opisuje pa mimo-let objekta mimo opazovalca.

Teorija relativnosti na žalost ni splošno veljavna, kot je menil Einstein.

Zakonitosti transformacij so odvisne od mesta in načina opazovanja. Ni transformacij, ki bi veljale v vseh okoliščinah.

Zakonitosti preslikav so torej odvisne od mesta od koder dogajanje opazujem.

Zakonitosti projekcij so še bolj zapletene, kadar dogajanje opazujem v nekem mediju, na primer v zraku ali v vodi, ali v razmerah močnih gravitacijskih polj, kot to opisuje poglavje "Črne luknje in aktivna galaktična središča" v poglavju Galaktika.

V teh primerih moram pri projekciji upoštevati še hitrost gibanja svetlobe v mediju ali vpliv gravitacije na gibanje svetlobe.

V vsakem načinu opazovanja veljajo svoje, okoliščinam skladne zakonitosti preslikav resničnega dogajanja v zaznavne projekcije.

Paradoksi

Posledica uporabe Einsteinove in Lorentzove transformacije v okoliščinah, kjer je ne bi smeli uporabiti, se nam maščuje tako, da se nam pojavi kažejo kot paradoksalni.

Znan je na primer "paradoksa dvojčkov ", ki govori o potovanju rakete v vesolje.

Paradoks dvojčkov je posledica preozkega razumevanja zakonitosti transformacij.

Dvojčka z Zemlje izstrelita raketo v vesolje. Eden od dvojčkov se z raketo odpelje v vesolje, drugi dogajanje opazuje na Zemlji.

Ker naj bi na gibajoči raketi čas tekel počasneje kot na Zemlji, naj bi se po mnenju zapisovalca tega paradoksa potnik na raketi staral počasneje od svojega brata na Zemlji.

Nasprotniki teorije relativnosti so Einsteinu ugovarjajo takole: "Posebna teorija relativnosti dovoljuje, da koordinatno izhodišče (mesto opazovanja) postavim na raketo. V tem primeru miruje raketa, gibljeta pa se zemlja in dvojček na njej. Počasneje bi se moral torej starati dvojček na zemlji."

Einstein je na očitek odgovoril deset let kasneje v 'Splošni teoriji relativnosti'. Pravi, da pri hitrosti staranja ni pomembna le hitrost ampak tudi pospešek.

Enačbe posebne teorije relativnosti ne vsebujejo parametra pospeškov.

Einstein ob postavitvi Splošne teorije relativnosti ni popravil enačb posebne teorije relativnosti, zato s splošno teorijo relativnosti ni prepričljiv.

Trdi nekaj, kar njegove enačbe posebne teorije ne potrjujejo.

Dodane enačbe splošne teorije relativnosti so ob tem obstranske, če v enačbah posebne teorije relativnosti ni spremenljivk, ki bi opravičevale, da je hitrost staranja odvisna od pospeškov.

Ljudje doživijo poraz takrat, kadar si želijo ohraniti trenutni položaj. To je neka vrsta smrti.
Anais Nin

Pomisleke ilustriram z naslednjim miselnim poskusom.

Raketa z dvojčkom se odpravi na desetletno pot. Na tej poti pospešuje le en dan. Skoraj celo pot prevozi z enakomerno hitrostjo brez pospeševanja.

V desetih letih naj bi ob veliki hitrosti po enačbah iz posebne teorije relativnosti lahko nastala petletna razlika v starosti med dvojčkoma.

Petletne razlike v starosti med dvojčkoma ni možno utemeljevati s pospeševanjem, saj je raketa pospeševala vsega le en dan.

Einstein v splošni teoriji relativnosti paradoksa niti ne pojasnjuje. Paradoks dvojčkov ostaja!

Razumevanje paradoksa dvojčkov na osnovi opisanih preslikav.

Čas teče počasneje le v projekciji, v resnici pa na raketi čas teče enako hitro kot na Zemlji.

Če bi se opazovalec nahajal v raketi, na uri v raketi ne bi zaznal nobene upočasnitve teka časa. Celo več; če bi iz rakete opazoval Zemljo, bi v projekciji opazil, da čas teče počasneje na Zemlji, ne pa v raketi.

Pri oddaljevanju dvojčka v projekciji drug pri drugem vidita počasnejši tek časa kot pri sebi in posledično drug drugega res vidita kot mlajšega od sebe.

Takšno videnje je le v projekciji, v resnici se starata enako hitro.

V primeru približevanja, ko dvojček raketo obrne in se začne vračati na Zemljo, dvojčka v projekciji drug pri drugem vidita hitrejši tek časa kot pri sebi in posledično drug drugega vidita po starosti vse bolj podobnega sebi.

Ko se dvojček v raketi vrne na Zemljo, oba opazita, da sta se v času potovanja enako postarala. Paradoksa dvojčkov torej ni!

Elektron v pospeševalniku

Podobnih primerov paradoksov lahko odkrijemo veliko. Naj navedem primer kroženja elektrona v pospeševalniku.

Opazovalec se postavi ob rob pospeševalnika (slika 10.7), kjer opazuje in meri gibanje elektrona v pospeševalniku.

Če je hitrost elektrona majhna, opazovalec opazi, kako se elektron v cevi pospeševalnika giblje tako, kot prikazuje črtkana tirnica elektrona na sliki.

V nadaljevanju elektron pospešim do skoraj svetlobne hitrosti in napravim na teoriji relativnosti temelječ matematični model gibanja elektrona.

Opazovalec hitro gibajoči elektron na osnovi matematičnega modela pričakuje na manjših razdaljah od razdalj, kot jih vidi pri majhni hitrosti.
Izračun pokaže, da se elektron giblje po manjšem krogu, tako, kot to prikazuje zmanjšana tirnica elektrona. Ta pot pa je izven cevi pospeševalnika

Izračunano kroženje elektrona kaže nesmisel, saj vemo da elektron ne rije po zemlji izven cevi pospeševalnika.

Opazovanje fotona

Naslednji primer paradoksa je na primer opazovanje fotona.

Foton se giblje s svetlobno hitrostjo. Ker se giblje s svetlobno hitrostjo, čas po posebni teoriji relativnosti na fotonu stoji, čas ne teče.

Foton med Soncem in Zemljo napravi milijarde nihajev, čeprav na njem čas po teoriji relativnosti sploh ne teče. ... In tako naprej.

Einstein je opisoval projekcije gibanj.

Einstein se je zavedel zapletenih zakonitosti pojavov ob velikih hitrostih in se kot prvi ukvarjal z idejo, da bi te zahtevne pojave matematično opisal dovolj enostavno, da bi jih opisal razumljivo za širši krog ljudi.

Najlepše in najgloblje čustvo, ki ga zmoremo izkusiti, je občutek mističnosti. Je krojač prave znanosti. Komur je to čustvo tuje in kdor ne more več onemeti od začudenja, je toliko kot mrtev. Zavedati se, da dejansko obstaja nekaj nedoumljivega, kar se manifestira kot najvišja modrost in nadvse bleščeča lepota, ki jo lahko z našimi besednimi sposobnostmi komaj slutimo, je osrednje čustvo vsake resnične religioznosti.
Albert Einstein

Izbiral je lahko med tem, da:
· zakonitosti opiše v zapleteni kombinaciji dogajanja na izvoru in njihovih projekcij ali
· celotno dogajanje opiše na osnovi projekcij.

Einstein je rešitev videl v zapisu zakonitosti projekcij, še posebno, ker je (na žalost zmotno) menil, da je v enačbi uspel zmanjšati vpliv krajevnega vektorja.

Projekcije so nepopolna slika dogajanja

Opisovanje gibanja zgolj z zakonitostmi projekcij se že v izhodišču odpira dvomljive temelje. Za projekcije namreč vemo, da so nepopolna in celo popačena slika stvarnega dogajanja.

Ker v primeru teorije relativnosti vsako projekcijo lahko preslikam v poljubno drugo projekcijo to pomeni, da bi morala vsaka projekcija vsebovati celotno poznavanje vseh ostalih projekcij. Nobena podrobnost gibanja, ne bi smela biti prikrita nobeni od projekcij.

Projekcije nam kažejo omejeno in popačeno sliko stvarnosti, zato so bila Einsteinova pričakovanja že v izvoru preveč optimistična.

Teoriji relativnosti ob rob

Lorenzovi transformaciji, ki je osnova Einsteinovi posebni teoriji relativnosti, v matematičnem pogledu ne moremo nič očitati.

Privlačnost matematičnega modela

Odlika Lorenzove transformacije je v tem, da ni občutljiva na zasuk koordinatnega sistema.

Problem uporabe Lorentzove transformacije v Einsteinovi teoriji ni v matematični korektnosti, ampak v tem, da celovito ne opisuje opazovanih dogajanj pri velikih hitrostih.

Po šolsko bi gornjo dilemo lahko izrazil tako, da Einstein pri izračunu velikih hitrosti uporabljajo enačbo, v razmerah, kjer je ne bi smeli uporabiti.

Enačba je dobra, vendar ni uporabna v vseh okoliščinah, za katerega jo je Einstein uporabil.

Emocionalni naboj teorije relativnosti

Našega truda ne dolgujemo le družbi (prijateljem), temveč s skromno hvaležnostjo tudi Bitju, ki nas je naredilo za njenega člana in obdarilo z zmožnostjo, da ji služimo.
Walter Scott

Teorija relativnosti se ukvarja velikimi hitrostmi, ki jih v naravi skoraj ne opažamo. Teorija relativnosti torej ne rešuje eksistenčnih vprašanj.

Zmote zato nimajo pomembnega vpliva v našem življenju.

Kljub temu pa se s teorijo relativnosti ukvarja veliko ljudi. Še bolj je zanimivo, da se ljudje ločujejo v vnete zagovornike in neusmiljene kritike te teorije. Postavlja se torej vprašanje o vzrokih pogostosti in emocionalnosti odzivov na to teorijo.

Eden od vzrokov je lahko v tem, da teorija relativnosti obljublja počasnejše staranje, kar je vsekakor obet z velikim emocionalnim nabojem, odlična tema za široke populacije, željne nesmrtnosti.

Za dvigovanje senzacionalnosti je celo vzpodbudno, da bralci teorije v celoti ne razumejo; na ta način postane še bolj skrivnostna, celo mistična in s tem še bolj privlačna.

O teoriji relativnosti videvamo članke v dnevnem časopisju, ki so ravno prav zakriti v tančico skrivnosti, da nam burijo domišljijo.

Kultnost teorije relativnosti

Teorija relativnosti ima tudi dogmatske prvine. Prostor in čas se po teoriji relativnosti krivita in imata svoj začetek ob velikem poku, ob nastanku snovi.

V filozofiji obstaja smer monizem, kjer je materija središče in izvor vsega dogajanja v vesolju. Monistom je teza o nastanku časa in prostora ob nastanku snovi zelo dobrodošla.

Če bi za moniste prostor in čas obstajala pred nastankom snovi, bi ostajalo vprašanje o izvoru časa in prostora. Monisti bi morali izvor časa in prostora pripisovati nekim nepoznanim virom, ki jih ne želijo.

Kadar neko tezo zagovarjamo kot temeljno danost, taka teza dobi lastnost dogme. Teoriji relativnosti glede na opaženo že lahko pripišemo nekaj dogmatike.

Dogmo lahko zlomi le trden materialni dokaz

Naj se vrnem na Einsteinovo misel, navedeno na začetku poglavja: "Če bi bile v moji teoriji res zmotne, ne bi rabili sto kritikov, zadoščal bi le eden". Pri razbijanju dogem je sto kritikov premalo.

Pra-danosti vesolja kot eno od temeljnih vprašanj.

Želja po moči in veličini v človeku sproži čustva, ki nas lahko nerazsodno vodijo v zanikanje pra-temeljev vesolja. Zanikanje nekih pra-danosti vesolja pa nas vodi v začaran krog iskanja odgovorov na pomembna vprašanja v smereh, kjer odgovorov ni. Znajdemo se v začaranem krogu jalovega raziskovanja.

Dopuščanje možnosti obstoja transcendentnih stalnic vesolja, ki se pojavljajo mimo našega vpliva, je torej pomembno spoznanje. Verjetno je to celo neizbežno spoznanje, če želimo v svojem znanju in vedenju napredovati.

Robert L. Herrmann: Bog je postavil jasna znamenja na nebo, na Zemljo in v nas. To so transcendenčna znamenja. Naše vesolje je nastalo po božanskem načrtu, znanost, ki je bila desetletja utrdba nevere, pa je znova postala izvir globokega notranjega prepričanja človeštva o božanski navzočnosti pri vseh njegovih zadevah. Pogledali smo do porekla vesolja in preiskali svojo lastno evolucijo ter ugotovili, da je vse prežeto s Stvarnikovim namenom.