„Ważne jest, by nigdy nie zaniechać zadawania pytań. Ciekawość charakteryzuje się swoją własną pierwotnością bytową. Nie można postąpić inaczej, jak tylko uniżenie podziwiać tajemnice wieczności i życia albo wspaniałą strukturę rzeczywistości. Wystarczy, jeśli spróbujemy każdego dnia uchwycić choć ułamek tej tajemnicy. Tej świętej ciekawości nie wolno nigdy utracić”.
Albert Einstein
Co kryje się pod pojęciami: zakrzywiony wszechświat, kwanty czy symultaniczność? Na czym polega względność czasu? I co właściwie oznacza E=mc2? Na te i wiele innych pytań odpowiada najnowsza książka Rüdigera Vaasa, pt. „Po prostu Einstein. Genialne idee w prostych słowach”.
Vaas – dziennikarz naukowy, redaktor artykułów z zakresu astronomii i fizyki w miesięczniku „Bild der Wissenschaft” oraz doświadczony znawca nowoczesnej kosmologii, na której temat publikuje własne filozoficzne artykuły oraz wygłasza wykłady na całym świecie – podjął się trudnego zadania: wyjaśnił idee fizyka wszech czasów tak łatwo i przystępnie, jak to tylko możliwe.
Rzetelna wiedza, przykłady z życia, ilustracje i poczucie humor to to, co wyróżnia książkę „Po prostu Einstein”. Autor omawia najważniejsze tezy z uwzględnieniem tła historycznego i osobowości Einsteina.
„Po prostu Einstein” to kolejny tytuł po „Po prostu Hawking” Rüdigera Vaasa, który ukazuje się nakładem Wydawnictwa Bellona. Atmosferę książki najlepiej oddaje krótki spot:
PRZECZYTAJ FRAGMENT KSIĄŻKI:
Trudny start
Wiosną 1902 roku widoki Alberta Einsteina na świetlaną przyszłość wyglądały raczej mizernie: był bezrobotny, bez środków do życia i stracił dziecko. W dodatku nie udało mu się zrobić kariery naukowej.
Nie spełniły się jego nadzieje na uzyskanie posady asystenta na politechnice w Zurychu, gdzie wcześniej studiował fizykę i matematykę. Bez odpowiedzi pozostały także jego podania o przyjęcie do pracy, wysłane do Niemiec, Holandii i Włoch. Wydawało się więc, że Albert nie ma już szans na zrobienie kariery naukowej. Musiał zarabiać na utrzymanie jako guwerner i korepetytor. Ojciec, po kilku bankructwach, nie mógł mu pomóc, zresztą wkrótce (jesienią tego roku) zmarł. Sfrustrowany Einstein już jako student skarżył się siostrze, że „jest jedynie ciężarem dla rodziny. Byłoby znacznie lepiej, gdyby nie żył”.
Do tego doszła tragedia ludzka. Koleżanka ze studiów i przyjaciółka Einsteina Mileva Marić po raz drugi nie zdała egzaminów końcowych na uczelni i w dodatku spodziewała się dziecka. Jednakże młodzi nie mogli się pobrać z powodu krytycznej sytuacji zawodowej i finansowej Alberta oraz gwałtownego sprzeciwu jego rodziców.
Mileva urodziła w domu swoich rodziców niedaleko Nowego Sadu w Serbii córkę, której Einstein nigdy nie zobaczył. Dziecko prawdopodobnie wcześnie zmarło albo zostało oddane do adopcji.
Rewolucja w urzędzie patentowym
Potem jednak karta się odwróciła. W czerwcu 1902 roku Einstein otrzymał posadę w Szwajcarskim Urzędzie Patentowym w Bernie jako „czcigodny związkowy urzędas” (jak sam mówił). Mógł wynająć lepsze mieszkanie, ożenić się z Milevą (w styczniu 1903 roku) i znowu poświęcić się fizyce. Bardzo korzystna była dla niego w tym czasie wymiana myśli z przyjaciółmi takimi jak: Maurice Solovine, Conrad Habicht i Michele Besso.
Do roku 1904, choć nie rozpoczął jeszcze kariery naukowej, opublikował już pięć fachowych artykułów w cenionym i poważanym w świecie nauki czasopiśmie „Annalen der Physik”. W roku 1905 – przez historyków nauki nazwanym jego „cudownym rokiem” – dwudziestosześcioletni Einstein napisał pięć kolejnych artykułów w ciągu sześciu miesięcy. Z perspektywy czasu można określić je jako gromy z jasnego nieba, które na zawsze zmieniły od razu trzy obszary fizyki.
Einstein udowodnił, że materia jest zbudowana z maleńkich atomów i cząsteczek, co wtedy było jeszcze teorią kontrowersyjną. Zauważył, że promieniowanie i energia nie występują w sposób ciągły, tylko w „porcjach”; to jedyna teza, którą sam uznawał za „radykalną”. Jego szczególna teoria względności stworzyła nowe ramy dla wszystkich teorii w fizyce. Tym samym zrewolucjonizował on potoczne i fizyczne pojmowanie przestrzeni i czasu oraz odkrył, że masa i energia nie są z gruntu różne, lecz w pewnym sensie tożsame (jak dwie strony tego samego medalu). Nikt inny wcześniej nie poszerzył granic fizyki tak szybko i tak obszernie, opierając je na nowych – i do dzisiaj nośnych – podstawach. (…)
Kiedy 1+1 nie daje 2
W teorii względności 1+1 niekoniecznie równa się 2. W każdym razie nie wtedy, gdy chodzi o prędkości większe niż dozwolone przez policję. W życiu codziennym względną prędkość dwóch obiektów wylicza się przez dodanie ich prędkości jednostkowych. Nie dotyczy to jednak prędkości bliskich prędkości światła. W przeciwnym razie strumień światła wystrzelony w przód przez statek kosmiczny poruszający się prawie z prędkością światła mknąłby z niemal podwójną prędkością światła. A przecież zgodnie ze szczególną teorią względności wcale tak nie jest. Zastosowanie znajduje tu raczej nowa reguła: relatywistyczne twierdzenie o dodawaniu prędkości. Kodeks drogowy nie jest więc zagrożony, również piłki tenisowe można spokojnie posyłać w kierunku przeciwnika bez konieczności studiowania szczególnej teorii względności.
A oto przykład zastosowania relatywistycznego twierdzenia o dodawaniu. Załóżmy, że pociąg (jak zwykle spóźniony) porusza się z prędkością 200 kilometrów na godzinę w kierunku stacji Stuttgart 21, a w nim zdenerwowany pasażer poszukujący konduktora biegnie z prędkością 5 kilometrów na godzinę względem pociągu w kierunku jego jazdy. Gdyby obserwator stojący na nasypie kolejowym zechciał zmierzyć prędkość tego pasażera, nie wyniosłaby ona dokładnie 200+5=205 kilometrów na godzinę, tylko byłaby niższa zaledwie o 0,17 nanometra na godzinę. Oznacza to, że zgodnie z rachunkiem relatywistycznym pasażer w ciągu godziny pokonałby odległość jedynie o dwa promienie atomowe większą niż według rachunku klasycznego. Taka minimalna różnica z pewnością nie byłaby przyczyną jego spóźnienia na pociąg, do którego miał się przesiąść, można zatem z powodzeniem ją pominąć. Natomiast wpływ twierdzenia o dodawaniu prędkości zmienia się drastycznie przy bardzo dużych prędkościach: gdyby wystrzelono pocisk z prędkością trzech czwartych prędkości światła z rakiety lecącej z taką samą prędkością, pocisk ten nie leciałby z prędkością równą 1,5 prędkości światła, tylko 96 procent tej prędkości. [Dla tych, których chcą wiedzieć więcej: nie obowiązuje tutaj wzór Vwzgl = V1 + V2, lecz Vwzgl = V1 + V2 / 1+ (V1V2/c2), przy czym Vwzgl to prędkość względna (relatywistyczna), V1 i V2 to poszczególne prędkości, a c to prędkość światła].
E = mc2 – ukryta spójność natury
Po opracowaniu szczególnej teorii względności Einstein zauważył, że ukazuje ona nie tylko fundamentalne zależności pomiędzy przestrzenią i czasem, ale również pomiędzy masą i energią. We wrześniu 1905 roku opublikował trzystronicowy suplement, którego tytuł sformułował ostrożnie jako pytanie: Czy bezwładność ciała zależy od zawartej w nim energii? W tekście tym wykazał, że obiekt, który emituje energię, traci także masę. Na końcu artykułu napisał:
„Masa ciała jest miarą zawartej w nim energii. Nie jest wykluczone, że można będzie sprawdzić tę teorię w przypadku ciał, u których zawarta energia ulega dużym zmianom”.
Było to bardzo radykalne odkrycie. Obalało – albo relatywizowało – powszechne przekonanie o „zachowaniu masy”. W publikacji z roku 1907 Einstein podsumował to takimi słowami: „Ten rezultat ma niezwykłe teoretyczne znaczenie, ponieważ masa i energia układu fizycznego występują w nim jako zjawiska tego samego rodzaju”.
A to znaczy, że Einstein odkrył ukrytą do tej pory spójność natury i przedstawił ją w prostym równaniu: E = mc2.
Energia E i masa spoczynkowa m są jakby dwiema stronami tego samego medalu, powiązanymi ze sobą prędkością światła (w próżni) do kwadratu (litera c, od łacińskiego celeritas – prędkość). Masa jest więc po prostu określoną formą energii – tak brzmi zdumiewający wniosek teorii względności.
Więcej w:
Rüdiger Vaas,” Po prostu Einstein. Genialne idee w prostych słowach”, liczba stron 168, format 145x205mm, cena 34,90 zł, ISBN: 9788311158085