A klasszikus mechanika relativitás-elve

Már Galilei és Newton is tudták, hogy a jelenségek a nyugvó koordinata-rendszerben ép úgy folynak le, mint az egye-nesvonalú egyenletesen mozgó rendszerben.

Ez a két rendszer és a hozzájuk tartozó terek tehát egyen-értékűek.

4*

52 DR. TRIKÁL J Ó Z S E F

A régi mechanika azt is tudta, hogy egy égitest mozgását csak úgy állapíthatjuk meg, ha azt egy másik égitesthez viszo-nyítjuk. Tehát egy égitest mozgása viszonyban van egy másik égitesthez és azért a mozgás is viszonylagos, relatív.

Ha egy égitestet nem tudok egy másik égitestre vonatkoz-tatni, akkor annak mozgását sem tudom megállapítani. A mozgás tehát feltételez valamit, ami nyugalomban van, a nyugvás pedig feltételez valamit, ami mozgásban van ; más szóval a nyugvás utal a mozgásra és a mozgás a nyugvásra. A kettő relációban van, kettő egymáshoz viszonyítva relatív. Sem a nyugvásról, sem a mozgásról máskép nem győződhetünk meg.

A mindennapi életben is tapasztalhatjuk a klasszikus me-chanika relativitásának elvét.

Egy kocsin, mely egyenes vonalban egyenletesen mozog, ép úgy lapdázhatunk, mint a szilárd földön. És itt is, ott is a lapda merőlegesen esik le a földre.

Pedig ez az esés nem is oly egyszerű jelenség.

Különösen a szabadon eső kőnél észlelhetjük az esés ter-mészetét. Tegyük fel, hogy kocsin utazunk és egy követ fel-dobunk. Mi, akik utazunk, természetesen a kocsira, tudományo-san szólva a kocsival szilárdan egybefüggő koordináta-rend-szerre vonatkoztatjuk a kő mozgását. Ezt jelenti az a ténymeg-állapítás, hogy a kő egyenes vonalban esik lefelé, vagyis merő-legesen a kocsi fenekének síkjára.

Egészen máskép ítéli meg azonban a dolgot az, aki az^xút szélén áll és aki előtt kocsink elhalad. Az ő számára a leeső kő útja egy sajátságos görbe vonal, t. i. parabola. Az Ő számára, kinek koordinata-rendszere szilárdan áll az úton, a kő egyszerre kétféle mozgást végez: először az esést függőleges irányban, másodszor az egyenletes sebességű tovahaladást a kocsival együtt.

Ez a két mozgás a mechanika egyik fontos elve alapján egy mozgássá tevődik össze a szem számára és az így egybeszövő-dött mozgás pályája, mint a számítás előre is megmondja, a megfigyelés pedig igazolja, a parabola lesz.

Míg tehát mi, a kocsin utazók, azt mondjuk, hogy a kő egyenes vonalban esik lefelé; addig az út szélén álló megfigyelő parabolaalakban látja a követ leesni. Kérdés, kinek van igaza?

Mind a kettőnek ! Mind a két megállapítás teljesen összhangban van a mechanika alaptörvényeivel. A kő pályája relatív fogalom ! A mozgó kocsihoz viszonyítva az eső kő pályája egyenes vonal ;

az úthoz viszonyítva parabola. Mind a két megállapítás egyfor-mán jogosult és nincs semmilyen ellentmondás közöttük.

De elemzésünkben tovább is mehetünk. Földünk a mozgó kocsihoz viszonyítva nyugalomban van. Mégis a kocsin ép úgy lapdázhatok mint a földön. A lapdázást illetőleg tehát van-e értelme a nyugvó, illetőleg a mozgó térnek ? És feltéve, hogy egy pompás vasúti kocsiban utazok, anélkül, hogy tudnám, milyen járművön utazom, észreveszem-e azt, hogy tényleg előre hala-dok ? Nem érzem-e magamat úgy, mintha nyugalomban volnék ? S ha ablakomon kinézek és a vidéket szemlélem, nem úgy tűnik-e fel^a dolog, mintha a vidék haladna tovább?

Vagy ha világjáró hajón egyenletes mozgásban haladok tova a tengeren és lemegyek a hajó zenetermébe, észreveszem-e, hogy mozgok.

Észreveszem-e a földön, hogy a másodpercenkinf 30 kilo-méter sebességgel rohanok tovább a világűrben? Gondolok-e arra, hogy egy más csillagról nézve, (ha ugyan ez lehetséges

volna) én úgy viszonylom ama csillaghoz, mint a kocsi a «szi-lárd» földhöz ?

A klasszikus mechanika is tudta, hogy fixpont a minden-ségben nincs. Minden mozog és minden mozgást megmérhetek, ha egy más «álló»-ponthoz viszonyítom a mozgást. De az az

«álló» egy másikkal szemben ismét mozog.

Nyugvó tér, egyenletesen mozgó tér tehát relatívfogalmak és bennük a jelenségek egyformán folynak le.

Van-e tehát abszolút tér? Van-e oly mozdulatlan tér, mely mint hatalmas láda mindent magában foglal?

Newton szerint van abszolút tér, melyben minden benn van.

Sőt ez a tér valami isteni. Az abszolút tér nem annyira fizikai, mint metafizikai tárgy, amelynek segélyével Isten a világban végbemenő történésekről tudomást szerez!

Mások máskép képzelték el az abszolút teret, de annak léte-zését nem tagadták. Ez az abszolút tér azonban misztikus ele-meket tartalmazott, oly eleele-meket, amelyek a fizikai gondolkodás kereteit áttörték. Idővel a misztikus érzés elgyöngült s akkor természetesebb alakban merült fel a kérdés: mi is az az abszo-lút tér ? A felelet most már egyre tárgyilagosabb, fizikaibb lett, míg végül Einstein egész radikálisan vetette fel a problémát.

Ennek azonban megvan a maga története.

54 DR. TRIKÁL JÓZSEF

2. Michelson és Morley kísérlete é s H. A. Lorentz magyarázata.

A klasszikus mechanika relativitás tana szerint lehetetlenség különbséget tenni a nyugvó tér és olyan tér között, mely egye-nesvonalú egyenletes mozgásban van, mert mind a kettőben a jelenségek ugyanazon módon folynak le. A tér tehát relatív, bár a térnek e relatív mivolta csak a szigorúan mechanikai és fizikai tüneményeknél lép előtérbe. (A Föld és a Nap mozgásait is csak azért tudták fizikai és csillagászati megfigyelések révén megálla-pítani, mert a mechanika törvényei nem érvényesültek szigorú pontossággal a velük szilárdan összekapcsolt koordinata-rend-szerben.) De ha a fizikai világ nem nyújt elég bizonyosságot és anyagot az abszolút tér létezéséhez, nem lehet-e a fizika mögötti világban keresni az abszolút tér létezését? És nem lesz-e ez a fizika mögötti világ az a tér, az az ágy, amelybe a fizikai világ kering, mozog és pályafutását végzi?

Ilyen fizika mögötti valóság az éter. Az éter ugyanis az az abszolút nyugvó, mindenütt jelenlévő anyag, mely az egész világ-mindenséget a legkisebb hézag nélkül betölti. Az éter az az anyag, amelyen áthaladnak a testek anélkül, hogy azt a legkisebb mér-tékben is magukkal vinnék. íme, mily közelfekvő a gondolat, hogy az éter az abszolút nyugvó tér és ha az éterbe leszöge-zünk egy koordinata-rendszert, akkor az minden más koordináta-rendszer fölött áll, bármelyik égitesttel kapcsolnók is azt egybe.

A kérdés már most csak az, tudunk-e valami kapcsolatot találni a föld és az éter között? Meg tudjuk-e állapítani, hogy a föld az éterrel szemben valóban mozog?

Fizeau ugyanis 1851-ben megcáfolhatatlanul bebizonyította, hogy az éter nyugalomban van. Nyilvánvaló tehát, hogy az éter-ben a fénynek mint hullámszerűen terjedő állapotváltozásnak, minden irányban egyforma sebességgel kell terjednie.

Vájjon mikép terjed az éterhez viszonyítva a fény a mozgó földön?

Elméletileg a mozgó földön a fénynek másfélekép kell ter-jednie a föld mozgása irányában és másfélekép a föld mozgá-sával ellentétes irányban. És pedig a föld mozgása irányában, mivel a föld a fénnyel együtt fut, a fény az első másodperc végén 300.000—30=299.970 kilométernyire van, vagyis a fény

terjedési sebessége "-kint 299.970 km. A föld haladásával ellen-tétes irányban pedig fénysugárnak "-kint 300.030 kilométernyi utat kell megtennie.

Igaz-e ez?

Michelson és Morley amerikai fizikusok, kísérletileg igye-keztek ez elméletet beigazolni, de bármily gondos és pontos volt is igyekezetük, kísérleteik az elméletet nem igazolták. Sőt a kísérletek bebizonyították, hogy a fény a mozgó föld minden irányában egyforma sebességgel (300.000 km) terjed.

Most tehát már azt kellett magyarázni, miért terjed a fény a föld minden irányában egyenlő sebességgel?

Az első magyarázatot Lorentz hollandi fizikus adta, de ez a magyarázat az éternek különben is titokzatos mivoltát még rejtélyesebbé tette. Lorentz ugyanis azt teszi fel, hogy a föld az éterben való mozgásának irányában összenyomódik és meg-rövidül, így azután a fény terjedési sebessége a föld mozgása irányában mégis csak 300.000 km. Viszont az ellentétes irányban is ép ez oknál fogva 300.000 km lesz.

A Lorentz-féle magyarázattal Einstein nem tudott meg-barátkozni.