Η θεωρία της Σχετικότητας.

Πώς ο Αϊνστάιν ανέτρεψε όσα ξέραμε για τον Χρόνο και τον Χώρο.

Ο χρόνος κυλάει για όλους με τον ίδιο ρυθμό;

Η κοινή λογική λέει ναι. Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν όμως είχε αντίθετη γνώμη.

Με τη "Θεωρία της Σχετικότητας", ο διάσημος φυσικός απέδειξε ότι ο χώρος και ο χρόνος δεν είναι σταθεροί, αλλά «κινούμενη άμμος».

Ας δούμε πώς λειτουργεί το σύμπαν μας, μέσα από 5 απλά βήματα.

1. Το Κοσμικό Όριο Ταχύτητας: Το Φως.

Όλα ξεκινούν από μια απλή, αλλά απόλυτη ιδέα:

Η σταθερά: Το φως στο κενό τρέχει πάντα με την ίδια ταχύτητα (c= 299.792.458 m/s).

Το παράδοξο: Ακόμα κι αν τρέχουμε πίσω από μια αχτίδα φωτός με ένα διαστημόπλοιο, το φως θα απομακρύνεται από μας με την ίδια ακριβώς ταχύτητα.

Το συμπέρασμα: Τίποτα στο σύμπαν δεν μπορεί να ξεπεράσει αυτή την ταχύτητα.

Αυτό συμβαίνει επειδή ο χώρος και ο χρόνος δεν είναι σταθεροί, αλλά μεταβάλλονται δυναμικά για να προστατεύσουν τη σταθερότητα της ταχύτητας του φωτός.

Για την κοινή λογική, οι ταχύτητες προστίθενται ή αφαιρούνται. Αν τρέχουμε με ένα αυτοκίνητο με 100 χλμ/ώρα και μας προσπεράσει ένα άλλο με 120 χλμ/ώρα, εμείς θα βλέπουμε το δεύτερο αυτοκίνητο να απομακρύνεται από εμάς με μόλις 20 χλμ/ώρα.

Στο σύμπαν του Αϊνστάιν όμως, το φως αρνείται να υπακούσει σε αυτόν τον κανόνα. Για να μένει η ταχύτητά του πάντα ίδια, συμβαίνουν δύο πράγματα καθώς εμείς επιταχύνουμε με ένα διαστημόπλοιο κυνηγώντας μια αχτίδα φωτός:

Ο χρόνος μας επιβραδύνεται (διαστολή του χρόνου).

Καθώς το διαστημόπλοιό μας αναπτύσσει τεράστια ταχύτητα, το δικό μας ρολόι (ο χρόνος μας) αρχίζει να κυλάει πιο αργά σε σχέση με κάποιον που έμεινε πίσω στη Γη. Επειδή ο χρόνος μας «κυλάει σαν μέλι», τα δικά μας δευτερόλεπτα διαρκούν περισσότερο. Όταν μετράμε την ταχύτητα του φωτός (απόσταση διά χρόνο), ο διευρυμένος χρόνος μας κάνει το φως να φαίνεται ότι εξακολουθεί να τρέχει με την πλήρη του ταχύτητα.

Ο χώρος μας συρρικνώνεται (συστολή του μήκους).

Την ίδια στιγμή, ο χώρος μπροστά από το διαστημόπλοιο συμπιέζεται. Οι αποστάσεις μικραίνουν προς την κατεύθυνση της κίνησής μας. Επειδή τα μέτρα της μεζούρας μας έχουν «κοντύνει», το φως καλύπτει φαινομενικά μεγαλύτερη απόσταση στο δικό μας σύστημα αναφοράς.

Το Συμπέρασμα: Η ταχύτητα είναι απόσταση (χώρος) διά χρόνος. Καθώς τρέχουμε να πιάσουμε το φως τα ρολόγια μας πάνε πιο αργά Οι χάρακές μας κονταίνουν. Το σύμπαν «πειράζει» τον χρόνο και τον χώρο μας με τέτοιο ακριβώς τρόπο, ώστε το αποτέλεσμα της διαίρεσης (Απόσταση / Χρόνος) να βγάζει πάντα τον ίδιο αριθμό: 299.792.458 μέτρα το δευτερόλεπτο.

2. Ειδική Σχετικότητα: Ο χρόνος είναι... λάστιχο.

Επειδή η ταχύτητα του φωτός πρέπει να μένει πάντα σταθερή για όλους, κάτι άλλο πρέπει να αλλάξει. Αυτό το «κάτι» είναι ο χρόνος και ο χώρος.

Διαστολή χρόνου: Όσο πιο γρήγορα κινείται ένα αντικείμενο, τόσο πιο αργά κυλάει ο χρόνος γι' αυτό.

Συρρίκνωση χώρου: Στο ίδιο γρήγορο αντικείμενο, οι αποστάσεις γύρω του αρχίζουν να μικραίνουν.

Η Ειδική Σχετικότητα πρακτικά λέει ότι:

-όταν κάτι κινείται πολύ γρήγορα, ο χρόνος του «επιβραδύνεται»,

-δύο παρατηρητές μπορούν να έχουν διαφορετική αίσθηση για το πόσο διαρκεί ένα γεγονός,

Όλα αυτά συμβαίνουν επειδή η ταχύτητα του φωτός παραμένει πάντα σταθερή.

3. Η Διάσημη Εξίσωση του Αϊνστάιν: E = mc².

Ο Αϊνστάιν ανακάλυψε ότι η μάζα (η ύλη) και η ενέργεια είναι στην πραγματικότητα το ίδιο πράγμα:

Κρυμμένη δύναμη: Μια ελάχιστη ποσότητα ύλης κρύβει μέσα της τεράστια ενέργεια.

Στο σύμπαν: Αυτή η εξίσωση εξηγεί γιατί ο Ήλιος καίει εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια, μετατρέποντας τη μάζα του σε φως και θερμότητα.

E = mc² (Η απόλυτη κοσμική μεταμόρφωση).

Είναι η πιο αναγνωρίσιμη εξίσωση στην ιστορία της ανθρωπότητας. Τι σημαίνουν όμως αυτά τα τρία γράμματα στην πραγματικότητα;

Ας το αποκωδικοποιήσουμε:

E (Energy/Ενέργεια): Η δύναμη που παράγει έργο.

= (Ισότητα): Σημαίνει ότι η ενέργεια είναι μάζα και η μάζα είναι ενέργεια.

m (Mass / Μάζα): Η ύλη, το «υλικό» από το οποίο είμαστε φτιαγμένοι.

c² (Η ταχύτητα του φωτός στο τετράγωνο): Ο αριθμός 90.000.000.000.000.000 (90 τρισεκατομμύρια)

Γιατί αυτό αλλάζει τα πάντα;

Επειδή το c² είναι ένας αδιανόητα μεγάλος αριθμός, λειτουργεί ως ένας γιγαντιαίος πολλαπλασιαστής. Αυτό σημαίνει ότι μια ελάχιστη ποσότητα ύλης κρύβει μέσα της μια τεράστια, τρομακτική ποσότητα ενέργειας.

Ένα απίστευτο παράδειγμα: Αν μπορούσαμε να μετατρέψουμε πλήρως σε ενέργεια τη μάζα από ένα συνδετήρα γραφείου, η ενέργεια αυτή θα ισοδυναμούσε με την έκρηξη 20 κιλοτόνων ΤΝΤ (όσο η βόμβα στη Χιροσίμα).

Αυτή η εξίσωση εξηγεί πώς λειτουργεί ο Ήλιος. Κάθε δευτερόλεπτο, ο Ήλιος «χάνει» 4 εκατομμύρια τόνους από τη μάζα του, μετατρέποντάς τους σε φως και θερμότητα που κρατάνε τη Γη ζωντανή.

4. Γενική Σχετικότητα: Το «Τραμπολί» του Χωροχρόνου.

Η βαρύτητα δεν είναι μια αόρατη δύναμη που μας τραβάει προς τα κάτω. Δεν είναι μια απλή δύναμη έλξης. Είναι γεωμετρία. Η βαρύτητα δεν είναι μια «αόρατη δύναμη που τραβά» είναι αποτέλεσμα του ότι τα μεγάλα σώματα (όπως οι πλανήτες και τα άστρα) «λυγίζουν» τον χώρο και τον χρόνο γύρω τους.

Η καμπύλωση: ας φανταστούμε τον χωροχρόνο σαν ένα τραμπολί. Αν τοποθετήσουμε μια βαριά μπάλα του μπόουλινγκ (τον Ήλιο) στο κέντρο, το τραμπολί θα βουλιάξει.

Οι τροχιές: Μια μικρότερη μπάλα (η Γη) θα αρχίσει να γυρίζει γύρω από το βούλιαγμα. Αυτό ακριβώς είναι η βαρύτητα.

5. Από το Σύμπαν στο Κινητό (Το GPS).

Η σχετικότητα δεν είναι απλά θεωρία για τα βιβλία. Αν δεν τη χρησιμοποιούσαμε, το GPS του κινητού μας θα έπεφτε έξω κατά περίπου 11 χιλιόμετρα κάθε μέρα! Και ταυτόχρονα επειδή οι δορυφόροι κινούνται γρήγορα και βρίσκονται μακριά από τη βαρύτητα της Γης, τα ρολόγια τους πάνε ελάχιστα πιο γρήγορα από τα ρολόγια στο έδαφος. Οι επιστήμονες πρέπει να διορθώνουν αυτή τη διαφορά καθημερινά χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις του Αϊνστάιν.

Με απλά λόγια, ο κόσμος δεν είναι ένα σταθερό σκηνικό. Είναι κάτι που αλλάζει ανάλογα με το τι υπάρχει μέσα του και πώς κινείται. Δεν υπάρχει ένας και μοναδικός χρόνος για όλους -υπάρχει χρόνος που εξαρτάται από το πώς κινείσαι μέσα στο σύμπαν.