Skip to content

Albert Einstein: Čím vlastně předběhl dobu?

Čím vešel do dějin rok 1905? Norsko se osamostatnilo od Švédska. Japonské vojsko rozcupovalo ruskou armádu. V USA bylo založeno město Las Vegas. Ve Vršovicích vznikl fotbalový klub AFK, pozdější slavní Bohemians. A jistý chlapík, původem z Ulmu, zažil svůj Annus mirabilis, tedy rok zázraků.

Tím chlapíkem nebyl nikdo jiný, než Albert Einstein (1879–1955). V roce 1905 vydal v časopise Annalen der Physik tři zásadní články, které zásadně ovlivnily vědecké poznání. První, který mu později vynesl Nobelovu cenu, se zabýval fotoelektrickým jevem. Druhý položil základy teorie Brownova pohybu, tedy náhodného pohybu částic v kapalině či plynu. Třetí vydaná práce pak nesla název K elektrodynamice pohybujících se těles.

Teorie relativity umožnila pochopit význam některých přírodních zákonitostí při rychlostech srovnatelných s rychlostí s větla.

Právě v ní předložil speciální teorii relativity. Tato teorie svým základním východiskem konstantní rychlosti světla zcela rozmetala dosavadní představy o vztazích mezi prostorem a časem a také mezi hmotou a energií. Zahájila relativistickou epochu fyziky trvající dodnes.

Einstein například formuloval jednotný čtyřrozměrný časoprostor a zavedl do fyziky pojmy jako dilatace času, kontrakce délek či relativnost současnosti. Právě tehdy spatřil světlo světa slavný vzorec E = mc2.

To však nebylo vše. Einstein věděl, že jeho myšlenky nejsou ještě dotažené do konce. V roce 1916 tak publikoval obecnou teorii relativity, jejímž cílem bylo vysvětlit fakt, že elektromagnetické vlnění se nechová v souladu s Newtonovými zákony o pohybu. Na jejím základě později vznikla relativistická fyzika, která studuje jevy odehrávající se při vysokých rychlostech.

Obecná teorie relativity vychází z toho, že považuje za ekvivalentní všechny pozorovatele a pro všechny platí stejné zákony obecné relativity, i když je jejich pohyb se zrychlením. Gravitace tady nepůsobí jako síla, ale jako důsledek zakřivení časoprostoru. Je to geometrická teorie předpokládající, že přítomnost hmoty zakřivuje časoprostor.

V roce 1999 časopis Time vybral Einsteina jako Osobnost století.

Bez obecné teorie relativity by dnes lidstvo nemělo GPS, družice či satelity. S její pomocí se také zjistilo, jak vesmír pravděpodobně vznikl, a co to je gravitace. Teorie také předpověděla existenci červích a černých děr, ohyb světla v důsledku gravitace a rozpínání vesmíru.

Einstein si byl vědom, že její vysvětlení je pro laiky obtížné. Avšak pomohl si s důvtipem sobě vlastním: „Dříve si lidé mysleli, že když ze světa zmizí všechny věci, zůstane na něm ještě prostor a čas. Podle teorie relativity však s těmito věcmi zmizí prostor i čas.“

Teorie zakřivení časoprostoru se často ilustruje házením melounů do natažených prostěradel nebo se přirovnává k pružnému gumovému povrchu, na němž jsou koule různé hmotnosti. Pod každou z nich se povrch prohne. Čím je těžší, tím je prohnutí větší. A tak se malá koule skutálí k velké, nebo kolem ní může nějaký čas kroužit, pokud nabere správný směr a rychlost. Teorie relativity platí dodnes a veškeré pokusy o její vyvrácení skončily neúspěchem.

Mezi lety 1911 až 1912 Einstein působil na německé univerzitě v Praze.

Při vykládání nesnadné Einsteinovy teorie relativity si lze vypomoci různými příklady. Mezi nejznámější patří takzvaný paradox dvojčat. Jedno z dvojčat zůstane na Zemi a druhé odletí ohromnou rychlostí raketou ke hvězdám. Vesmírná loď, která se přiblíží rychlosti světla, se po čase vrátí zpět na Zemi. Zatímco astronaut mezitím zestárl jen o málo, z jeho dvojčete, které zůstalo na Zemi, je stařec.

Později byly teorie relativity a některé její důsledky znovu ověřeny s vysokou přesností díky rádiové astronomii a s využitím zvláštních objektů ve vesmíru zvaných pulzary, což jsou nesmírně rychle rotující, obrovsky husté a hmotné neutronové hvězdy, které vysílají rádiové záření s periodou pulzů od tisícin sekundy do několika sekund.

Teorie obecné relativity představuje rovnici, která nahrazuje Newtonův gravitační zákon. K vysvětlení gravitace používá matematické konstrukce diferenciální geometrie a tenzorů.

Později ještě k určitým úpravám v teorii došlo. V jejím rámci byl vesmír popsán jako neohraničený, leč konečný prostor s konstantním rozložením hmoty a neměnný v čase. Aby Einsteinovi výpočty seděly, dodal do nich tzv. kosmologickou konstantu.

Ruský fyzik Alexandr Friedman (1888–1925), jehož matka byla Češka, upozornil v roce 1922 na to, že teorie relativity může fungovat i bez této konstanty.

A o sedm let později americký astronom Edwin Hubble (1889–1953) prokázal, že galaxie se od sebe vzdalují rychlostí, která se zvyšuje s jejich vzdáleností. Jinými slovy, vesmír není statický, ale rozpíná se.

Einstein později prohlásil kosmologickou konstantu za největší omyl svého života. Moderní kosmologie však možnost takového faktoru oživuje. Na základě přesných měření rychlosti vzdalování vzdálených galaxií se zdá, že se rozpínání vesmíru zrychluje, což by možná šlo vysvětlit právě nenulovou kosmologickou konstantou.

 

 

Foto: wikipedia, phys, space, MJM Media, Business Insider. Z nového vydání časopisu 21.STOLETÍ EXTRA, které je věnováno největším vědeckým objevům v lidských dějinách.
Právě v prodeji
Sdílej!
Komentáře
Další články z rubriky Věda a technika Zobrazit více …