Nyugat · / · 1922 · / · 1922. 1. szám
Egy francia újságíró nemrégiben meglátogatta Einsteint, hogy tájékozódjék és nagy lapjának olvasóit tájékoztassa a relativitás elméletéről. Nagy aggodalommal fogott a munkájához, mert Bergson, a híres filozófus azt mondta neki, hogy a relativitási elmélet megértéséhez magas fokú matematikai iskolázottságra van szükség - úgy miként egyik napilapunk technikai írójától két héttel ezelőtt mi is olvashattuk. Megkérdezte az újságíró Einsteintől, igaz-e ez? Einstein egy pillanatig gondolkozott, azután a maga nyugodt hangján azt mondta: nem igaz.
Gondolataim mélyére - mondta - természetesen csak olyan hatolhat, akinek magasabb matematikai ismeretei vannak, mert hiszen minden igen nehéz számításokkal jár, komplikált egyenletekben fejeződik ki. Hogyan lehetne ezt követni, ha az ember nem jó matematikus? De azokról a fogalmakról, amelyekre az elméletet felépítem, elég világos képet alkothat magának az ember anélkül, hogy a számításokba kellene elmerülnie.
Midőn a Bergsonra hivatkozást és a napilapunk említett megjegyzését olvastam, eszembe jutott egy római élményem. Éppen a Vatikáni Múzeumba készültem, midőn egy régi ismerősömmel találkoztam, aki bár igen gyakran megfordult üzleti ügyekben Rómában, a Vatikáni Múzeumot még nem látta és most is csak két vonatközti ideje volt. Kért, mutassam meg neki a múzeumot. Vállalkoztam a nehéz feladatra és éppen elkészültem az egyszerű tervemmel, midőn egy közös ismerősünk toppant elibénk. Hideg filológus, aki csak a betűkben talált gyönyörűséget. Mikor megtudta, hova készülünk, le akart bennünket beszélni. A szobrok és a képek, mondja, csak szakembernek valók, aki ért a régiségtanhoz, ismeri a műtárgy minden történeti és archeológiai vonatkozását. Botorul olyannal töltik az emberek az idejüket, amit nem érthetnek meg. Nem hallgattam rája. Vendégemet bevezettem a múzeumba, egyenesen a Sala dei bustiba, egy kis szobor elé állítottam és azt mondtam neki: nézze ezt a fiatalkori Augustust, gyönyörködjék a tekintetében, remek arcvonásaiban és az ifjúság bájában. És ott hagytam sokáig egyedül a kis Augustussal. Mikor már azt hittem, hogy egész életére felejthetetlen emléket szerzett magának, akkor kézen fogtam, elvittem a Stanzákba, hogy nézze meg a legnagyszerűbb raffaellói freskókat: az athéni iskolát, a disputát stb., a szebbnél szebb oldalfali és sarki freskókkal, és onnan végigrohantam vele a sixtusi kápolnán, hogy nézze meg a mennyezetet és hajoljon meg a hatalmas alkotója előtt. Önökkel is így akarok tenni, igen tisztelt hallgatóim, kissé elmerülni a fiatalkori Augustus nézésében és azután futó pillantást vetni az egész hatalmas alkotásra.
Ne engedjék magukba a defaitizmust feléledni, hanem törekedjenek arra, hogy kettőnk akarata harmonikus egységgé olvadjon: az én akaratom, mely a megértetésre irányul, és az önöké, amely a megértést célozza. Ha mégsem sikerül a törekvésem - amitől egyébként igen félek -, akkor is megmaradok amellett, hogy meg lehet mindent érttetni, csak szerencsétlenségemre hozzá fogom tenni, hogy talán másnak, máshogyan vagy máskor.
Minden újat a régivel kell kezdeni. A fizikában a relativitás gondolata oly régi, mint maga a fizika. A mozgás relativitását mindenki ismeri. A kis gyermek is sokszor a robogó vonat ablakán át meglepetve látja, hogy a fák minő gyorsan szaladnak. A nyugvó fának a vonathoz képest, a vonathoz viszonyítva, nagy sebessége van. A figyelmes szemlélő, ha a hajón utazik és a parton haladó vonatot figyeli, észreveszi, hogy az a vonat, amely a hajóval egy irányba megy, sokkal lassabban jár, mint az, amely vele szemben megy. Ha a madár a nyugvó hajónk felett repül és mondjuk, 1 mp. alatt végig repül a hajónk hosszán a végétől az elejéig, akkor ugyanaz a madár, ugyanúgy repülve, a mozgó hajónkon meglehet, hogy csak a hajónk közepéig érne.
Ez az egyszerű gondolat merész terveket érlelt meg a fizikusokban. Ugyanis a fénysugár sebességét igen nagy pontossággal ismerjük a legkülönbözőbb mérések alapján. Tudjuk, hogy a fény másodpercenként 300 000 kilométeres horribilis sebességgel halad. Newton óta úgy képzelik a fizikusok, hogy egy igen finom, rugalmas, mindent áthatoló és az egész világűrt kitöltő közeg, az un. éter az, amely a fény rezgéseit tovaterjeszti, épp úgy, mint ahogy a levegőben a hanghullámok tovaterjednek. És számos tapasztalati tény arra indította a fizikusokat, hogy az étert teljesen mozdulatlannak tekintsék. A tudós fantáziája, mely nem kisebb mint a művészé, nyilatkozott meg, midőn Maxwell, a múlt század egyik legnagyobb fizikusa azt mondta, hogy nem lehetetlen a föld mozgásának a sebességét ehhez a nyugvó éterhez képest magán a földön, földi mérésekkel meghatározni.
És ez a gondolat igen egyszerű. Képzeljük, hogy az előbbi nyugvó tavunk az éter nyugvó tengere és képzeljük, hogy a hajónk, amelyet akár tengeralattjárónak is képzelhetünk, az étertengerben repülő földgolyó. A fénysugár pedig az előbbi motorcsónak, mely a hajó mellett a nyugvó tengerben száguld. Nos, az előbbi feladattal van dolgunk. Határozzuk meg, hogy mennyivel nagyobb a fény sebessége, ha a föld mozgásával ellenkező irányú, mintha a föld mozgásával egyező irányú, és a különbségből megkapjuk a föld haladási sebességét.
Ez a kérdés a múlt század fizikusait nagyon izgatta és a 80-as években a legkitűnőbb kísérletezők egyike, a chicagói Michelsen olyan kísérleti módszert eszelt ki, amellyel a két sebesség közötti különbséget még akkor is meg lehetett volna határozni, ha az a várt különbség századrésze lett volna. És íme: csudálatos dolog történt: semmi különbség sem mutatkozott. A fénysugár nem úgy viselkedett, mint más mozgó: a sebességét ugyanakkorának találták, akár a hajó irányában, akár a hajóval szemben haladt, sőt akkor is, ha a hajón keresztbe haladt. A mozgás relativitására vonatkozó ősrégi fizikai törvény, amely voltaképpen nem más, mint az, amit a fizikusok a sebességek összetételének neveznek és amely az egész mozgástannak az alapja, csődöt mondott. A fény sebessége nem függ a rendszer mozgásától, amelyben a mérést végezzük.
Már Platón megmondta, hogy ha a tudomány ellentmondásra jut, akkor új elméletet kell felállítani, olyant, mely az ellentmondást megszünteti. Einstein munkája itt kezdődik.
Azt hiszem, hogy magának a gondolatnak a lényege oly nevetségesen egyszerű, hogy szinte az egyszeregyen alapszik. A fénysugár sebessége a nyugvó étertengerben, vagy mondjuk az üres térben 300 000 km, azaz 1 mp. alatt e térben 300 000 km-re halad. De mi már tudjuk, hogy a mozgó hajón - a repülő földön - ez az út nem 300 000 km, hanem valamicskével kevesebb. Valamicskét mondok, mert a föld sebessége a fénysugárhoz képest igen kevés, kb. 1/10000 része a fénysebességnek. Úgy, mint a motorcsónak esetében vagy a repülő madár esetében a mozgó útja a hajón mérve kisebb volt, mint a nyugvó vízen mérve, úgy a fénysugár útja is kisebb, mert hiszen az alatt az idő alatt, amíg a fény az útját megteszi, a hajó - a föld - előre haladt. A földön tehát, ismétlem,
Bizonnyal maga is megijedt, midőn erre a gondolatra jutott. De a tudósnak a legmerészebb feltevéstől sem szabad visszarettennie; mert tudnia kell, amit Poincaré olyan világosan fejezett ki, hogy a hipotézis annyira igaz, amennyire termékeny és kényelmes. De a fiatal Einsteinnek bizonnyal mégis voltak aggodalmai, mikor először mondta ki az idő relativitását. Hiszen ez ellenkezik az időre vonatkozó minden eddigi felfogással. Az eddigi fizikában Newton uralkodott az ő abszolút idejével. Az idő szerinte független mindentől, független még attól is, hogy történik-e valami, folyik a maga egyformaságával és ami 1 mp. nekem, az 1 mp. a Jupiter lakójának is, ami 1 mp. a vasúti töltésen állónak, az egy 1 mp. a robogó vonaton is: mindenhol, mindenkinek, függetlenül a rendszer mozgásától. És Einstein elkezdte elemezni az időmérés fogalmát és csudálatosképpen arra jutott, hogy az időmérés nem lehet abszolút. Oly egyszerű a gondolatmenete, hogy Önök is be fogják látni, de mindjárt megjegyzem, ne gondoljanak arra a lelki állapotra, ami az idő fogalmát, vagy inkább érzetét kíséri, ne a pszichológiai időre, ne a Bergsoni belső szemléleten alapuló, homályos metafizikai időre gondoljanak, ne a Kant-féle szemléleti keretre, a transzcendentális időre gondoljanak, hanem a fizikus idejére,
Azt akarjuk megmutatni, hogy a nyugvó rendszer ideje más, mint a mozgóé. Elég lesz, ha megmutatjuk, hogy az egyik rendszer 0 ideje a másik rendszeren nem 0; vagyis
Hátha az utas nagyobb sebességgel haladna, mint a hang vagyis másodpercenként 330 méternél nagyobb sebességgel? Nos, akkor a hang elől úgy szaladna, hogy az utol sem érhetné és ha arra várna, hogy az óráját akkor igazítsa 2-re, mikor a 2-őt hallja, nos akkor örökké várhatna, mert a kettő soha nem éri el. Így tehát ha az időt hangjelzéssel mérjük, akkor a 330 méternél nagyobb sebességgel mozgóra nézve időről nem is lehet beszélni, az órája olyan, mint a mutató nélküli óra, az örökkévalóság szimbóluma. Arra jutottunk tehát, hogy a hangjelzésre alapított időmérés nem jó, mert akkor 330 méternél nagyobb sebességű mozgás képtelenség volna, ti.: képtelenség volna számszerűen jellemezni ezt a mozgást.
Ezért tehát célszerűbb az időt fényjelzésre alapítani, de az előbbi okoskodás szóról-szóra ismételhető. Csak azért beszéltem hangjelzésről, mert az szokottabb. Egy kis módosítással megismétlem a dolgot. Ha két esemény különböző helyen A és B helyeken történik, akkor egyidejűnek akkor mondjuk, ha a két hely között a középen, mondjuk C helyen a két esemény fényjele egyszerre érkezik meg. Így pl.: képzeljünk egy rém hosszú vonatot, mondjuk 10 001 kocsiból állót; az eleje az A állomáson, a vége a B állomáson és a nyugvó vonaton az 5001. kocsi kellős közepén, tehát a vonat elejétől és végétől egyenlő távolságban figyel a fizikus, az ő társa pedig ugyanazon a helyen a töltésen figyel. Ha pl.: A és B állomásokon fényjeleket adnak és a figyelő fizikusnak a két fényjel egyszerre jut a szemébe, akkor azt mondja: a két fényjel, a két esemény egyidejű. Ezt mondja a vasúti fizikus is, ha a vonat áll. De ha a vonat robog, akkor a vasúti fizikus az A fényjel elé szalad és a B fénytől eltávolodik; tehát a B fényjelnek több időre van szüksége, hogy a vasúti fizikus szemébe kerüljön, mint az A fényjelnek és így az A fényjelet előbb látja, mint a B-t, a két esemény nem egyidejű. A töltésen álló fizikusnak egyidejű a két esemény, ellenben a vasutasnak nem egyidejű.
Azt hiszem, nem kételkednek abban, hogy nem lehet olyan fizikai módszert, olyan mérési módszert kieszelni, amely másként funkcionálna, amely abszolút egyidejűséget konstatálhatna, amely a nyugvó rendszerben egyidejű eseményeket a mozgó rendszerben is egyidejűnek konstatálná. Nem kételkedhetnek tehát abban, hogy az egyidejűség függ a rendszer sebességétől és így az időtartam is - az az időtartam, amit a fizikai módszerrel mérni lehet - és kérdés, van-e másnak is értelme - függ a rendszer sebességétől. Az idő tehát relatív, függ a rendszer sebességétől. De egyúttal úgy, miként előbb a hangra vonatkozólag mondottuk, most megint kimondjuk az Einstein-féle időrelativitás első nevezetes következményét: a
A régi fizika abszolút ideje helyébe egy, a rendszer mozgásától függő relatív idő lépett, ennek megfelelően természetesen a távolság mérése is relatívvá vált. De az eltérések a régi mérésektől csak igen-igen minimálisak, ha a rendszer mozgása nem túlságosan gyors. Említettük, hogy a föld sebessége is csak 1/10000 része a fény sebességének, a fizikában rendszerint szerepelt sebességek oly minimálisak voltak a fény sebességéhez képest, hogy az eltérés a régi idő- és hosszúságmérés és az új között elenyésző csekély. Csak az újabb időben ismerkedett meg a fizika olyan sebességekkel, melyek a fény sebességét megközelítik: a rádium sugárzásának sebessége nagyon közel jár a fénysebességhez. Ezen új jelenségekben az idő és hosszúság relativitásának és mindannak, ami ebből következik, igen nagy jelentősége van.
A fizikusokat foglalkoztató nagy problémát, a Michelsen-féle kísérleteket az idő és távolság relativitásával megmagyaráztuk. Einstein merészen nyúlt bele a megszokott, mondhatnám szinte vérünkké vált fogalmainkba. Az a hitet, hogy az egyidejűség objektív, a szemlélőtől, a mérőtől független, lerombolta, a tudományt ettől a dogmától megszabadította. Ebben van a munkájának nagy ismeretelméleti jelentősége. Az idő és térre vonatkozó ezen új felfogásnak igen messze menő következményei vannak: az egész régi fizika átgyúrására van szükség. Ennek a nagy munkának csak a kezdetén vagyunk, de máris igen nevezetes eredményekre jutottak.
Minden elméletnek kettős célja van: megmagyarázni a tapasztalt jelenségeket, vagy mint Picard képletesen mondja, sauver les phenomčnes, megmenteni a jelenséget és új jelenségeket megjósolni. Az Einstein-féle elmélet mindkét irányban kiállotta már eddig is a tűzpróbát. Néhány következtetésre rá akarok utalni, hogy legalább sejtelmük legyen nagy horderejéről, tudománytörténeti jelentőségéről és átalakító hatásáról.
Az első, amire már rámutattam az, hogy maximális sebességet állapít meg. Eddig azt hittük, hogy a sebesség akármeddig fokozható. Most már tudjuk, hogy a fénynél, vagy ami ugyanazt jelenti, az elektromos hullámoknál gyorsabban a világon semmi sem terjedhet. Minden ilyen szám, mely határt szab a valóságban, az embert kissé megdöbbenti: Miért ne lehessen 273ş-nál nagyobb hideget előállítani, miért ne lehessen 300 000 km-nél nagyobb sebesség? Az ember a természeti jelenségek korlátlanságát szeretné hinni, hogy a mindenhatóságban és a teljes szabadságban hihessen, és íme, nemcsak az ő véges képességeinek, hanem még a természetnek is megvannak a maga korlátjai! Eddig és ne tovább! Ez nemcsak nekünk, gyarló embereknek szól, hanem szól a nagy természetnek is!
De ne filozofáljunk, hanem haladjunk a fizikai következtetés útján. Mint a pörölycsapások, úgy hatnak e következtetések, egymás után rontva le régi, megszokott tudományos felfogásokat.
Szó sem lehet arról, hogy ezeket csak fel is soroljam, mindössze csak a tömegre vonatkozó új felfogásokat akarom megértetni. Hogy mi a tömeg, azt mindenki tudni véli, de itt megint nem a belső szemléletről, nem az anyagra vonatkozó metafizikai fogalmakról, hanem a tömeg fizika fogalmáról kell szólnunk. Ha egy kis fagolyót lökök meg, az egészen másként reagál, mintha egy vasgolyót löknék meg. Az első nagy sebességet kap a lökés folytán, a másodikat talán el sem tudom mozdítani, vagy legalábbis igen kis sebességet tudok neki adni, vagy ha már volt sebességük, az elsőt nagyon meg tudom gyorsítani, a másikat kevésbé. Ugyanazt az erőt fejtettem ki és az eredmény különböző gyorsulás volt. A két test mintha különböző ellenállást tanúsított volna a gyorsítás ellen. Ez az ellenállás, ez a tétlenség az, amit a test tömegével szoktunk mérni, vagy pontosabban kifejezve: a tömeg nem más mint egy hányados, melynek számlálója az erő és nevezője a gyorsulás, vagyis a sebességnövelés, amit ez az erő létesít. No már most régebben azt mondtuk: meglököm a golyót, ezzel kap bizonyos sebességet; újra ugyanúgy meglököm, még egyszer ugyanazt a sebességet kapja, tehát a sebessége kétszeresre nőtt, újra meglököm, a sebesség háromszoros lett, s így tovább a sebességet képes vagyok annyira fokozni, amekkorára csak akarom. De ha ez igaz volna, akkor a fénysebességnél nagyobbra is fokozhatom, ha elég sokáig ismétlem az eljárást. Einstein szerint azonban a fénysebességnél nagyobb sebesség nincs. Mi következik ebből? Az, hogy a második lökés már nem létesíthet épp olyan sebességnövekedést, mint az első, hanem kisebbet, a harmadik még kisebbet, mint a második s így tovább, minél nagyobbra nőtt már a sebesség, annál kisebb növekedést létesít ugyanaz az erő. És ez megint az egyszeregy szerint azt mondja, hogy
De tovább mehetünk. A sebesség növekedése a tömeget növeli. De a sebesség növekedése voltaképpen úgy fogható fel, hogy a test energiája növekszik és Einstein megmutatja, hogy
Azt mondtam: megdőlt az anyag megmaradására vonatkozó törvény. Nem így van: sokkal érdekesebb, fenségesebb dolog történt: az anyag és az energia megmaradásának elve egy egységbe olvadt össze. Ugyanis azt láttuk, hogy az anyag a hozzájutott energiától nő, tehát közelfekvő gondolat, hogy egészben is abból nőtt, vagyis az, amit mi anyagnak mondunk, egy felhalmozódott energia trilliomod része. Más szóval, minden anyagban van, hogy úgy mondjuk egy veleszületett, vagy inkább az őtet létesített energia, rejtett energia, ami fel van benne halmozva még akkor is, ha semmi sebessége sincs, sőt még akkor is, ha részecskéinek sincs semmi sebességük, ami azt jelentené, hogy az abszolút nullapontnál, midőn a részecskék is megállnak, még mindig van benne egy horribilis rejtett energiamennyiség. 1 kg szénben pl. ez a veleszületett energia annyi, mint amennyit manapság 4 millió legjobb minőségű, 7000 kalóriás szén elégetésével kapunk. Ha volna olyan módszer, amely ezt a lappangó energiát felszabadítja, az egész világ képe megváltoznék. Jelenleg - sajnos - a szén összes energiájának csak 4 milliomod részét tudjuk felhasználni. Minő perspektíva nyílik és minő nagy problémák várnak a tudósra!
Ha már most visszatekintünk a speciális relativitásra, amelyet ismertettem, látjuk, hogy kiinduló pontja a Michelsen-féle kísérleti tény, mely szerint a fény terjedési sebessége független azon rendszer sebességétől, melyben a mérést végezzük, ha csak ez a rendszer egyenes és egyenletes mozgásban van. Ennek a megmagyarázására Einstein az időmérést revideálta és kimutatta, hogy az időmérés függ a rendszer sebességétől, hogy abszolút idő nincs, vagyis hogy a nyugvó rendszerben más az időtartam, mint a mozgóban. Ezzel a Michelsen-féle kísérlet negatív eredménye meg volt magyarázva, de tudományfilozófiai szempontból még több is történt. A sebességek összevetésének klasszikus módja ugyanis voltaképpen ugyanaz, mint az a tény, hogy pl.: az egyenes és egyenletes mozgásban lévő hajón a mozgási jelenségek ugyanúgy folynak le, mint a nyugvó rendszerben. Ezt már Newton az ő nagy munkájában, mely a fizikai tudományok bibliája, kifejezte, vagyis megmondta, hogy ha egy rendszer egyenes mozgásban van, akkor a mozgási jelenségek épp úgy folynak le, épp olyan törvényszerűség uralkodik, mintha nyugalomban volna. Ez olyan magától értetődő dolog, hogy alig kell példákkal illusztrálnom. Mindenki tudja, hogy a csendesen járó hajón épp úgy lehet biliárdozni, teniszezni stb., mint a nyugvó hajón.
Einstein ezt a Newtoni relativitási törvényt kiterjesztette az egész fizikára, azt mondva,
De most szaladjunk végig Raffaello Stanzáin és a Sixtusi kápolnán is, hogy a zseni alkotásáról némileg teljesebb képet kapjunk.
A fizikának egyik legizgatóbb kérdése volt mindig a gravitáció, a nehézségi erő kérdése. Csudálatosak azok a jelenségek, amelyek a nehézségi erő hatása folytán keletkeznek. A távolbahatás maga is a legmélyebb rejtélyek egyike. De még rejtélyesebb a nehézségi erőnek az a különös tulajdonsága, hogy minden testben ugyanazt a gyorsulást létesíti¸ a létesített gyorsulás független a test anyagának minőségétől és mennyiségétől. A nehézségi erőtér ezen tulajdonságát minden eddiginél pontosabban Eötvös Lóránd mutatta ki és Einstein új gravitációs elméletét Eötvös Loránd kísérleteire alapítja. Hogy Einstein gravitációs elméletét némileg megérthessük, arra a tapasztalatra hivatkozom, amit a körmozgásnál szerezhetünk. Ha a jó magyarsággal Ringlspielnek nevezett körhintában ül az ember, akkor úgy érzi, mintha valami láthatatlan erő kifelé lökné: ez az un. centrifugális erő. Ez az erő voltaképpen csak látszólagos erő, mert közvetlen a hinta mellett álló, aki nem forog, semmiféle erőt sem érez; tehát egy erő, amely pusztán a körmozgás által jön létre. És kísérlettel, meg számítással is meggyőződtek arról a fizikusok, hogy akárminő testben mindig ugyanazt a gyorsulást létesíti a forgás. A centrifugális gyorsulás tehát a test anyagától független; mesterséges módon létesült. Mi a körhintán szépen nyugodtan ülünk és mégis kifelé lökődünk. Azt is mondhatjuk, hogy nem is működik erő - amint hogy közvetlen mellettünk semmi nyoma sincs valami hatásnak - hanem csak a forgás folytán keletkezett a centrifugális gyorsulás. Einstein azt gondolta: Nem lehet-e ugyanígy a gravitációs erővel? Nem lehetséges-e, hogy nincs is az a titokzatos vonzás, hanem csak a rendszer mozgása létesíti a gravitációs gyorsulást? Szóval, nem lehetséges-e egy mesterséges gravitációs teret létesíteni, egy teret, melyben ugyanazok a jelenségek lépjenek fel, mint az igazi gravitációs térben dacára annak, hogy az erő nem működik? És talált egy ilyen képet, amely imitálja a gravitációs teret. Ez az ő híressé vált liftje. Képzeljünk egy óriási liftet, mely a földtől felfelé repül állandóan gyorsuló sebességgel, épp úgy, mint ahogy a testek lefelé esnek, azzal az egy különbséggel, hogy a lift fölfelé repül. És képzeljük, hogy semmiféle erő sem működik. Vagyis úgy, mint Kurt Lasswitz « Auf zwei Planeten » c. kitűnő regényében a földön utazó Marslakóknak, nekünk is sikerült vonzó erő nélkül teret létesítenünk a liftben és a lift környékén. Ha a fizikus e liftben éppen a lift megindulásakor a kezéből elereszt egy tárgyat, akkor az azon a helyen megmarad, ahol volt, mert hiszen semmi erő sem működik, tehát a
Ezt a képet felhasználhatjuk igen messzemenő következtetésekre, melyekre Einstein abból a felfogásából jut, hogy a gravitációs jelenségek nem valami titokzatos gravitációs erő hatása alatt jönnek létre, hanem folyományai a rendszer mozgási állapotának, amelyben a megfigyelést végzem. A test abban a rendszerben a tétlensége folytán nyugalomban van, vagy egyenes vonalú egyenletes mozgást végez és ez a pusztán a tétlenség folytán előálló mozgás a rendszer sajátossága miatt egészen olyan jelenség, mintha gravitációs mezőben folyna le.
Az Einstein-féle kép imitálja a gravitációs teret, mert a képen megjelenik a gravitációs térnek az Eötvös által bizonyított tulajdonsága, az a jellemző tulajdonsága, amelyből minden más következik. Ebből a legelemibb logikai módszerrel igen messzemenő következtetések származnak. Ugyanis így okoskodhatunk: Minthogy e kép imitálja a gravitációs tér lényegét, tehát mindazon jelenségeknek, amelyek e képben fellépnek, az igazi gravitációs térben is igazi jelenségek felelnek meg. Még egyszer ismétlem ezt a nagy horderejű, nem is annyira fizikai, mint általános logikai gondolatot. Ha valamely tárgyról , vagy jelenségről képet alkotok, amely képben a jelenség lényeges tulajdonsága, jellemző tulajdonsága, vagyis az a tulajdonsága, melyből minden egyéb következik, benne van, akkor viszont a képben mutatkozó minden részjelenségnek az imitált valóságban is valódi részjelenség felel meg. Ezt a logikai műveletet ekvivalencia elvnek nevezi.
Lássuk ennek két alkalmazását. Képzeljük, hogy a liftünk ablaka előtt nyílegyenesen repül egy kis puskagolyó. Képzeljük, hogy éppen a tető magasságában repül végig. A golyó a magas ablak felső széle mentén haladna végig, ha a lift állna, de minthogy felfelé repül, tehát az alatt az idő alatt, ami ahhoz kellett, hogy az ablak mentén végighaladjon a lift már kissé emelkedett és így a puskagolyó görbe utat ír le a fizikus észletete szerint, épp úgy, mint a valóságban a vízszintesen elhajított test. Ha a puskagolyó helyett fénysugarat képzelünk, mely a lift ablaka mentén halad, akkor ezt is meggörbülve látjuk, ha csak ehhez a horribilis sebességhez elég gyorsuló a lift mozgása. A kép tehát arra tanít bennünket, hogy a fénysugár útja elgörbül, ha elég erős a gravitációs tér, vagyis elég nagy a gravitációs gyorsulás. - A nap gravitációs tere sokkalta erősebb, mint a földé és a számítás azt mutatta, hogy az előbb említett elgörbülés olyan mértékű, hogy csillagászati eszközökkel észlelhető. A nap közelében elhaladó fénysugárnak tehát - mondja Einstein az ekvivalencia elve alapján - el kell görbülnie. És az 1919. május 29-i napfogyatkozás alkalmával végzett észleletek igazolták Einstein jóslását. Einstein annyira biztos volt az ő logikai szigorúsággal végzett következtetésében, hogy midőn egyik barátja azt kérdezte tőle, mit szólna ahhoz, ha a megfigyelések nem mutatnák a fénysugár eltérését, Einstein nagyot nézett és csak ennyit mondott: Das würde mich sehr wundern.
Hogy egy másik következtetést is megérthessünk, emlékeztetek a következőkre: Ha a villamosok valóban szabályszerű időközökben indulnak, aminthogy sajnos nem teszik, pl.: 2 percenként, és mi a sínek mentén a villamossal szemben megyünk, akkor több villamossal találkozunk, mintha egy helyben állunk. És ha a villamos irányába haladunk, akkor meg kevesebb villamossal találkozunk, mintha állva maradtunk volna. Ennek a magától értetődő, sokszor tapasztalt jelenségnek alkalmazása az un. Doppler-féle elv. Ha ugyanis a tülkölő automobil felénk közeledik, akkor a hangja élesedik, ha pedig távozik tőlünk, akkor mélyebbé válik. Ugyanis az automobil tülkölője szabályszerű időközökben rezegteti a levegőt, mondjuk 20 000-szer. Ha már most felénk közeledik, akkor több rezgés ér másodpercenként a fülünkbe, tehát magasabb lesz a hang. Ugyanígy van a fénysugárral is. Ha a fényforráshoz közeledünk, akkor több rezgés jön a szemünkbe és így a szín kissé megváltozik (eltolódik a kék felé), ha pedig távolodunk tőle, akkor eltolódik a vörös felé (a sárga kissé vörösebb lesz). Már most képzeljük a liftünket a napon, akkor ott imitálja a nap gravitációs terét. A lift távolodik a naptól, tehát a napon lévő sárga szín a vörös felé tolódik. A napon lévő nátrium színképe tehát, ha igaz Einstein okoskodása, nem ott jelentkezik, ahol a földi nátrium színképe, hanem kissé a vörös felé eltolódva. Az észlelet még eddig ezt a jóslást nem volt képes egész határozottsággal kimutatni. Einstein harmadik következtetésére, a Mercur pályája évszázados elfordulásának magyarázatára nem térhetek ki, ahhoz nagyon beható számításokra volna szükség.
És most végül egy futó pillantást vessünk az általános relativitás alapgondolatára. Ehhez előzetesen egy-két megjegyzésre van szükségem. Ha a budapest-bécsi vonalon egy állomás vagy egy őrház helyét akarom megjelölni, akkor egy számot kell mondanom, hogy hány kilométerre van pl.: Budapesttől. A vonal minden helyét egy számadat jellemzi. Ha Magyarország egy helységét akarom megjelölni, akkor meg kell mondanom az ő szélességi és hosszúsági fokát, tehát két számadattal jellemzem. Ugyancsak két számadattal jelölhetem meg a szoba padlójának bármelyik pontját, megmondva, hány méterre van az egyik széltől és hányra a másiktól. Ha azonban egy léggömb helyét akarom jellemezni, meg kell mondanom a helyet, amely fölött van és a magasságát, tehát három számadatra van szükségem. A vonalról, mivel egy számadattal jellemzem minden pontját, azt mondjuk, hogy egydimenziós, a síkról vagy bármely felületről, hogy kétdimenziós és a térről azt mondjuk, hogy háromdimenziós. Idáig a dolog geometria. De a fizika nem elégszik meg azzal, hogy
Ha csak geometriai szempontból tekintjük a dolgot, akkor azt mondjuk ez a tárgy ezen a geometriai ponton van; ha a mozgás is érdekel, akkor azt mondjuk:
Látják e grafikus menetrenden, hogy egy, a pályán egyenletesen haladó vonat világvonala ferde egyenes. Ha a vonat egy helyen vesztegel, akkor világvonala egy vízszintes, az időtengellyel párhuzamos vonal. Ha a vonat gyorsítja a mozgását, a világvonala meredekebb lesz, ha pedig, ami itt nem fordul elő, nem egyenletesen mozogna, világvonala görbe volna; például ha olyan mozgása volna, mint a szabadon eső testnek, akkor parabola volna a világvonala és pedig, az Eötvös-féle adat szerint, minden mozgónak, az anyagától és méreteitől függetlenül egy és ugyanaz a parabola volna a pályája.
A Budapest-Bécs vonalon haladó vonatok mozgási jelenségeit íme e papíron rajzolt vonalak, azok irányai és metszései ábrázolják és ha költői fantáziával olyan lényeket képzelünk, melyek élete, úgy mint a vonatoké, egy vonalon folyik le, az ő egész életüknek ilyen grafikus, tér-idő ábrázolását képzelhetjük: egymást metsző egyenesek és görbe vonalak halmazát, A vonalon végbemenő fizikai jelenségeknek egy, e jelenségeket teljesen jellemző mértani kép, egy teljesen ekvivalens matematikai alakzat felel meg. És most a következőre méltóztassék ügyelni: Ha ezt a grafikai menetrendet pl.: vékony gumilapra rajzolnám a papiros helyett, a vonatvezető még akkor is használhatná. Ha összenyomom, eltorzítom, egyik részében megnyújtom, másik részében összeszorítom, egész eltorzul a kép: egyenes vonalakból görbék lesznek, görbékből esetleg egyenesek; de valami változatlanul maradt:
Megvallom: a gravitációs titok helyébe a tér-idő változás titka lépett; de egy általánosabb, egységesebb, messzebb vivő új módszer. A vonal fizikája ezen grafikus menetrend kétdimenziós geometriája lett és a tér fizikája, tehát az igazi fizika a világvonalak négydimenziós geometriája. Einstein legnagyobb cselekedete ez:
Befejezésül idézni akarom egy, a napokban megjelent francia munka záró szavait, olyan munkáét, melynek szerzője, miként a bevezetőből kitűnik, Einsteinért úgy a nemzetisége, mint felekezete miatt nem nagyon lelkesedik, - vagy legalább olvasóira tekintettel, jobbnak látta - hogy ne lelkesedjék. A szerző így ír:
«Jamais oeuvre si formidable n'exista; jamais systčme du monde n'offrit une telle ampleur ... La puissance du génie d'Einstein apparaitra sur les traits męmes de cette nouvelle figure du monde qu'il a sculptée dans le marble le plus nu.»
«Einstein elmélete a legpozitívabb tudásunkat, összes hipotéziseinket, gondolkozásunk alapjait felforgatja. Valóban a világnak új képét formálja meg.»
«Elsöpri a régi metafizikai fogalmakat, melyekkel összenőttünk, Newton abszolút idejét, a modern tudósok mozdulatlan éterét elveti, sőt mi több, feleslegessé teszi. A mechanika alapjait lerombolja és újakkal pótolja, az energia megmaradásának új elve megújítja a kémiát és az anyagra vonatkozó ismereteinket, a gravitáció új elmélete a világegyetemre vonatkozó tudományt alapjában támadja meg és kényszeríti arra, hogy új alapokra helyezkedjék.»
«Hiányzik, mondja végül a nagy munka láttára a francia író, hiányzik a munkához Poincaré világossága.». Mi magyarok épp oly fájdalmasan mondhatjuk, hiányzik Eötvös Loránd fizikai mélyrelátása.
A régi időkben a nagy gondolatok évtizedekig, sőt évszázadokig pihentek és a feledés pora rakódott rájuk. Ma ez képtelenség, az új eszme azonnal belekerül a tudományos élet forgatagába és ha igaz, hogy nagy idők nagy embereket teremnek, még igazabb, hogy nagy tudományos feladatok nagy munkásokat szülnek. Reméljük, hogy akik után áhítozunk, a Poincarék és Eötvös Lorándok - és egyelőre maga a mű nagy alkotója: kiépítik az új tudományt. Ehhez bizonnyal nagyban hozzájárul, ha az új elmélet alapgondolata minél szélesebb körökben terjed, minél általánosabbá válik az érdeklődés, minél több oldalról jön a munkára sarkalás, mert nemcsak az a Voltairei mondás igaz, hogy a tudományos gondolat kifejlődésének alapfeltétele: «En y pensant toujours» nemcsak, hogy mindig, hanem épp oly fontos, hogy minél többen gondoljanak reá! A modern életben, a régi felfogással homlokegyenest ellentétben, azt is mondhatjuk, hogy a köztudat a tudományos fejlődésnek is melegágya.
[+]