Чи є абсолютне в теорії відносності?

Теорія відносно одночасно проста й елегантна, але одночасно до безумія не інтуїтивна. Нема потреби вдаватися тут у всю суть і славу цієї теорії, але є одна особливість роботи Ейнштейна, яка займає центральне місце і в остаточному підсумку приведе його до повного перегляду теорії гравітації Ньютона, змінивши наше уявлення про структуру гравітації.

І ця особливість полягає прямо в назві: відносність. Ейнштейн виявив, що те, що ми колись вважали незмінним, було чим іншим, як. Але щоб зрозуміти, як Ейнштейн переписав ідеї Ньютона, нам спочатку потрібно трохи повернути час тому і зрозуміти ідеї Ньютона.

Коли Ньютону спала на думку ідея гравітації, сили, що виходить від усіх об’єктів і з’єднується з усіма об’єктами, йому знадобився Всесвіт, щоб зробити цю силу універсальною. Коли Сонце простягає руку своєї гравітації і дає вказівки всім планетам, навіть могутньому Юпітеру, куди рухатися далі, цим планетам потрібно знати, де вони є щодо Сонця. Коли я зриваю яблуко з дерева і дозволяю йому впасти, яблуку треба знати, як далеко воно знаходиться від Землі, щоб воно могло мати правильну швидкість прискорення.

Все у Всесвіті повинно знати, де все інше, щоб гравітація могла діяти з відповідною силою. Отже, Ньютон представляв космос як велику фіксовану сітку, ряд універсальних правил і головного годинника, а також абсолютну систему відліку, з якої можна було вживати всіх інших заходів. (Я повинен відзначити, що це не слід сприймати буквально. У порожнечі космосу не плаває гігантський годинник, що відраховує абсолютний час, і не існує буквально сітки зазначених правителів, що перетинають космос. Це все математична основа, що забезпечує механізми розрахунку гравітаційних сил, але потреба в цій основі має першорядне значення у роботі Ньютона.)

Отже, з погляду Ньютона на гравітацію, кожна гравітаційна взаємодія має розраховуватися щодо цієї універсальної, фіксованої абсолютної системи відліку. Сутності нашого всесвіту повинні знати, де вони знаходяться щодо цієї фіксованої системи координат, щоб гравітація могла мати правильну силу у потрібний час та у потрібних місцях.

Але робота Джеймса Клерка Максвелла з електромагнетизму суперечила цій універсальній системі відліку (хоча Максвелл на той час цього не усвідомлював). Геніальна математика Максвелла говорила, що швидкість світла завжди і назавжди залишається швидкістю світла. Неважливо, як швидко ви рухалися або в якому напрямку рухалися, чи наближалося до вас світло або віддалялося, це не мало значення. Світло рухалося зі швидкістю світла.

Якби існувала якась універсальна система відліку, якийсь головний годинник і абсолютна лінійка, як припустив Ньютон, тоді швидкість світла мала б бути тільки швидкістю, щодо якої він знаходиться в цій системі відліку, тому що ця абсолютна система відліку є еталоном, щодо якого можна вимірювати весь рух. Отже, існування цієї абсолютної рамки повинно дозволити вам пересуватися верхи на промені світла і бачити його фіксованим та застиглим на місці.

Хто має перемогти у цій титанічній битві гігантів об’єднання, Максвелл чи Ньютон? Чи є у Всесвіті фіксована система відліку, за якою ми можемо судити про всі рухи, або деякі речі, наприклад швидкість світла, незмінні і постійні і не залежать від нашої точки зору?

Ейнштейн вибрав Максвелла, і Ейнштейн мав рацію. Немає універсальної системи відліку, головного годинника чи абсолютного правителя. Неможливо судити про рух, крім на основі відносних точок зору кожного спостерігача. Інакше кажучи, це відносність у теорії відносності: будь-який рух щодо. Якби Ейнштейн проїжджав повз мене на своєму велосипеді, я міг би сказати тільки, що він рухається, на мій погляд. На його думку, він міг справедливо стверджувати, що він нерухомий, а я був у русі.

Відмовившись від понять абсолютного часу та простору, Ейнштейн дещо отримав за свої зусилля. Не всі речі відносні; у Всесвіті є деякі константи. А саме – закони фізики. Всі спостерігачі, великі і всі, повільні і швидкі, спрямовані та безцільні, всі спостерігачі згодні у спільності законів фізики. Як приклад можна навести рівняння Максвелла. Говорять, що швидкість світла постійна. Кінець. І це так: кожен спостерігач у Всесвіті, незалежно від його становища, швидкості чи прискорення, завжди бачитиме одну й ту саму швидкість світла. Джерело