Co teoria względności wniosła w nasze życie?
Teoria względności Alberta Einsteina jest jedną z najbardziej znanych teorii naukowych XX wieku, ale na dobrą sprawę większość z nas nie orientuje się, jak wpłynęła na nasze życie, co zmieniła w naszych wyobrażeniach tego, jak działa Wszechświat.
Sformułowana przez Einsteina w 1905 roku szczególna teoria względności jest zwodniczo prosta. Generalnie zakłada, że prawa fizyki są wszędzie takie same oraz wyjaśnia działanie obiektów w czasie i w przestrzeni. Mówiąc inaczej, Albert Einstein oparł swe rozumowanie na dwóch postulatach. Po pierwsze, na zasadzie względności, która głosi, że prawa fizyki są jednakowe we wszystkich układach inercjalnych – musi obowiązywać dla wszystkich praw zarówno mechaniki, jak i elektrodynamiki. Po drugie, na niezmienności prędkości światła, co oznacza, że prędkość światła w próżni jest taka sama dla wszystkich obserwatorów, taka sama we wszystkich kierunkach i nie zależy od prędkości źródła światła.
Szczególna teoria względności opublikowana w pracy O elektrodynamice ciał w ruchu połączyła dwa pojęcia – przestrzeń i czas, wprowadzając pojęcie czasoprzestrzeni. Zgodnie z teorią prędkość, z jaką porusza się ciało, nie może być większa niż prędkość światła. Konsekwencją teorii jest słynny wzór E=mc2, wiążący całkowitą energię ciała E z jego masą m i prędkością ciała w próżni c.
Ogólna teoria względności, ogłoszona przez Einsteina w 1915 roku, tłumaczyła natomiast, że zjawiska grawitacyjne są własnościami geometrycznymi zakrzywionej czasoprzestrzeni. W myśl tej teorii promień światła porusza się od punktu A do punktu B po najkrótszej drodze. Ze względu na własności czasoprzestrzeni może to być jednak nie prosta, lecz krzywa, co będzie wynikiem "zanurzenia" masy w czasoprzestrzeni. Teoria ta przewiduje istnienie fal grawitacyjnych i czarnych dziur.
Ogólna teoria względności wpłynęła na nasze życie i znalazła zastosowanie w najbardziej zaskakujących dziedzinach, np. w globalnym systemie nawigacji satelitarnej zwanym GPS (ang. Global Positioning System). Poprawki wynikające z OTW są bowiem konieczne do prawidłowego działania GPS. Teoria Einsteina wyjaśniła również anomalie orbity Merkurego. W połowie XIX wieku zauważono, że ruch tej planety wykazuje niewielkie odchylenia względem obliczeń wynikających z Newtonowskich praw ruchu i grawitacji. Anomalia orbity Merkurego jest bardzo niewielka, wynosi bowiem 43 sekundy kątowe na każde sto lat. Żadne jednak z rozwiązań tego problemu, wynikające z praw Newtona, nie okazało się skuteczne. Rozwiązanie przyniosła dopiero ogólna teoria względności. OTW wytłumaczyła również, na czym polega ruch światła w zakrzywionej czasoprzestrzeni. Wprawdzie już Newton stwierdził, że światło może ulegać wpływowi grawitacji i na mocy swojej teorii grawitacji przyjął on, że światło gwiazdy przechodzące w pobliżu Słońca na swojej drodze ku Ziemi odchyli się skutkiem grawitacji o kąt 0,87″ (do zaobserwowania tego zjawiska niezbędne jest wystąpienie zaćmienia Słońca), ale teoria Einsteina przewiduje, że odchylenie to będzie dwukrotnie większe, czyli 1,74″. Obserwacje w następnych latach potwierdziły obliczenia wynikające z teorii Einsteina. Bardzo dokładne pomiary przyniosły obserwacje podwójnego układu pulsarów w latach 70. XX wieku, które również potwierdziły przewidywania tej teorii.
Odkrycia Einsteina przyczyniły się pośrednio do wykorzystania energii jądrowej w bombach i elektrowniach, budowy potężnych akceleratorów a także do konstrukcji laserów.
Einstein kiedyś powiedział: "Dlaczego właśnie ja sformułowałem zasadę względności? Ile razy zadaję sobie to pytanie, wydaje mi się, że przyczyna jest następująca: normalny dorosły człowiek w ogóle nie rozmyśla nad problemami czasu i przestrzeni. W jego mniemaniu przemyślał to już w dzieciństwie. Ja jednak rozwijałem się intelektualnie tak powoli, że czas i przestrzeń zajmowały moje myśli nawet wtedy, gdy stałem się już dorosły".
