Библиотека

Кокс и Форшо: Универзална формула

У новој Библиотеци доносимо потпуно нову, фантастично написану књигу о теорији релативности, Зашто је E=MC 2 Брајана Кокса и Џефа Форша

Текст: Браjан Кокс и Џеф Форшо (одломак из књиге Зашто је E=MC 2 и зашто бисмо марили; Хеликс, 2013)

Галилео Галилеj рођен jе двадесет година након што jе Коперник предложио своj хелиоцентрични модел космоса и дубоко jе размишљао о проблему кретања. Његова интуициjа вероватно би била слична нашоj: чини нам се да Земља мируjе иако докази на основу кретања планета кроз тачке на небу снажно указуjу на то да ниjе тако. Галилеj jе извукао дубок закључак из овог, наизглед, парадокса. Осећамо као да мируjемо, иако знамо да се крећемо у орбити око Сунца, jер нема начина да утврдимо, чак ни начелно, шта стоjи а шта се креће. Другим речима, jедино вреди говорити о кретању у односу на нешто друго. То jе невероватно важан увид.

У одређеном смислу, он jе очигледан, али да бисмо потпуно ценили његов садржаj потребно jе додатно промишљање. Он може да изгледа очигледно jер, jасно, док седите у авиону с књигом у руци, књига се у односу на вас не креће. Ако jе спустите на сточић испред себе, остаће на истоj удаљености од вас. И наравно, из перспективе посматрача на површини Земље, књига се креће кроз ваздух заjедно с авионом.

Стварна вредност Галилеjевог увида jе у томе што су ови искази jедини коjи се могу дати. Ако можете да говорите само о томе како се књига креће у односу на вас док седите у авиону, или у односу на Земљу, или у односу на Сунце, или у односу на Млечни пут – увек у односу на нешто – онда jе апсолутно кретање редундантан концепт.

Ипак се окреће!

- Галилео Галилеј

Ова провокативна изjава наоко jе дубокоумна, отприлике као што су то и узвици пророка. У овом случаjу показало се да она то уистину jесте. Галилеj заслужуjе такву репутациjу. Да бисмо видели зашто, хаjде да проверимо jе ли из научне перспективе корисна Аристотелова мрежа на основу коjе можемо утврдити да ли се неко тело креће или мируjе. Корисно у научном смислу значи да идеjа има последице коjе се могу посматрати, то jест, да има неку врсту ефекта коjи се може препознати у експерименту.

Под експериментом подразумевамо било коjе мерење било чега – замах клатна, боjу светлости коjу емитуjе свећа што гори или судар субатомских честица у Великом хадронском сударачу у ЦЕРН-у (касниjе ћемо се вратити том експерименту). Ако идеjа нема последице коjе се могу мерити, онда она ниjе неопходна за поимање космоса, иако може имати некакву вредност због коjе се осећамо боље.

Ово jе врло моћан начин да раздвоjимо жито од кукоља у свету препуном идеjа и мишљења. У своjоj аналогиjи с порцеланским чаjником, филозоф Бертранд Расел илуструjе узалудност бављења концептима коjи немаjу последице коjе се могу посматрати. Расел тврди како веруjе да у орбити између Земље и Марса постоjи мали порцелански чаjник. Чаjник jе толико маjушан да се не може открити ни помоћу наjснажниjих телескопа коjи тренутно постоjе. Кад би се изградио већи и снажниjи телескоп и ако се ни помоћу њега ништа не би пронашло након дуготраjног и детаљног посматрања целог неба, Расел би тврдио да jе чаjник тек нешто мало мањи него што смо очекивали али да и даље постоjи. Ово се често назива „подизање пречке“.

Иако чаjник можда никада нећемо опазити, било би „неприхватљиво дрско“, каже Расел, када би човечанство сумњало да он постоjи. Штавише, остатак људског рода требало би да поштуjе његово мишљење, без обзира на то колико нам апсурдно изгледало. Расел ниjе хтео да каже како има право да буде у заблуди, него да jе бесмислено износити теориjу коjа не може да се потврди или оповргне посматрањем jер нас ничему не учи, ма колико страсно веруjете у њу. Можете смислити било какав обjекат или изнети какву год идеjу, али ако нема начина да видите таj обjекат или манифестациjе те идеjе, нисте дали никакав допринос научном разумевању космоса.

Чињеница да се неко снажно држи свога мишљења, није никакав доказ да оно није апсолутно апсурдно.

-Бертранд Расел

Слично томе, идеjа о апсолутном кретању би нешто значила у научноj заjедници само ако бисмо могли да осмислимо експеримент у коjем бисмо били у стању да га потврдимо. На пример, могли бисмо да сместимо физичку лабораториjу у авион или изводимо врло прецизна мерења свих доступних физичких поjава у последњем храбром покушаjу да детектуjемо кретање.

Могли бисмо да зањишемо клатно и меримо време коjе му jе потребно за jедан циклус, могли бисмо да изводимо експерименте с батериjама, електричним генераторима и моторима, или бисмо могли да посматрамо како се одвиjаjу нуклеарне реакциjе и меримо емитовано зрачење. У принципу, ако бисмо имали довољно велик авион, могли бисмо да изведемо готово све експерименте коjи су икада изведени у историjи.

Кључна ствар коjа подупире целу ову књигу и формира jедан од наjважниjих камена темељаца модерне физике гласи: ако авион не би успоравао или убрзавао, ниjедан поменути експеримент не би показао да се крећемо. Чак ни када бисмо погледали кроз прозор не бисмо могли то да закључимо, jер jе jеднако тачно рећи да се Земља креће брзином од 960 километара на сат, а да авион мируjе. Наjпрецизниjе што можемо да кажемо jе да смо „стационарни у односу на авион“ или да се „крећемо у односу на Земљу“.

То jе Галилеjев принцип релативности – нема апсолутног кретања jер се оно не може експериментално показати. Вероватно нећете превише да се изненадите jер нам jе та чињеница већ интуитивно позната. Добар пример jе искуство коjе доживите кад седите у возу коjи стоjи на станици док воз на суседном перону полагано креће. У делићу секунде чини вам се да се ваш воз креће. Тешко препознаjемо апсолутно кретање jер такво нешто не постоjи.

Ово излагање jе можда превише филозофско, али таква размишљања воде до дубоког увида о природи самог простора и омогућаваjу да направимо први корак на путу према Аjнштаjновим теориjама релативности. Из Галилеjевих размишљања извлачимо следећи закључак о простору: ако у начелу ниjе могуће открити апсолутно кретање, следи да у концепту посебне мреже за дефинисање „мировања“ нема научне вредности па тако ни у концепту апсолутног простора.

 

Браjан Кокс и Џеф Форшо

Зашто је E=MC 2 и зашто бисмо марили

Шта E=MC2 доиста значи? У узбудљивом и приступачном обjашњењу знамените Аjнштаjнове jедначине, професори Браjан Кокс и Џеф Форшо отиснуће се до самих граница науке 21. века. Предочиће нам истраживања темељних физичких начела кроз примере из свакодневног живота како би установили право значење иконичког низа симбола коjи чине наjпрепознатљивиjу формулу модерног доба. Растављаjући jе на састоjке поставиће иста она питања коjа побуђуjу машту радозналог читаоца: Шта jе то енергиjа? Шта jе маса? Шта jе брзина светлости и какве она има везе са енергиjом и масом?

Како то да се енергиjа и маса могу претварати jедна у другу, попут валута, при чему jе квадрат брзине светлости њихов међусобни „курс“? Ово питање jе у самом средишту истраживања jер, како аутори показуjу, да бисмо заиста разумели шта значи Е=мц2, наjпре треба да одгонетнемо зашто се кроз време крећемо унапред, а не уназад, и како се обjекти у нашем тродимензионалном свету заправо крећу у четвородимензионалном просторвремену. Другим, речимо, морамо сазнати како jе устроjено ткање свемира. Браjан Кокс и Џеф Форшо припадаjу генерациjи наjмлађих универзитетских професора у Великоj Британиjи, а њихова међусобна сарадња чини да Зашто jе Е=мц2 буде jедна од наjприjемчивиjе написаних књига о теориjи релативности

Истражите друге текстове:


Grb Republike Srbije
ecsite nsta eusea astc

ЦПН
Улица краља Петра 46
11000 Београд
Република Србија
+381 11 24 00 260
centar@cpn.rs