E=mc²



Fotografija iz mlađih dana u vrijeme boravka u Evropi

Profesor Albert Ajnštajn

Albert Ajnštajn
(Albert Einstein)
u vrijeme njegova najintenzivnijeg rada


Relativan
(lat. relativus) srazmjeran, odnosan, uslovljen

Kosmos
(grč. kósmos) svijet, svemir, vasiona, universum

Kosmoskopia
 (grč. kósmos skopéö) posmatranje svemira






 

Best in Central European Code, Windows-1250 

 

 

Sadržaj stranice

Kosmologička konstanta
Teorija relativiteta
Dupli pulsar
Gravitaciono zračenje
Opća teorija relativiteta
Kerovo rješenje
Promjene u Njutnovoj teoriji gravitacije

---

Ajnštajn Albert ( Albert Einstein (1879-1955)
Njemačko-američki naučnik, profesor na univerzitetu u Cirihu (Zürich 1909-1911), u Pragu (1911-1912) u Berlinu (1914- 1933). Godine 1920-te postao je posebni frofesor na univerzitetu u Lajdenu (Leiden-NL), oficijelno sve do 1946. Nakon kraće posjete Belgiji i Engleskoj 1933 god. naselio se u Sjedinjenim Američkim Državama, gdje je postavljen za profesora za teoretsku fiziku na institutu za progresivne studije (Advanced Study) u Princetonu. Profesor Albert Ajnštajn kao naučnik postao je poznat naročito preko njegove posebne i opće teorije o relativitetu, koja je inače formirala bazu za sve moderne teorije o evoluciji svijeta i univerzuma. Njegova poznata formula E=mc² ustvari je jedan relativni pojam po kojem su masa i energija u suštini ekvivalentne veličine; one su na osnovu ove formule naspram srazmjerne.

---

Kosmologička konstanta
Konstanta je karakteristična veličina koja zadržava istu vrijednost za vrijeme nekog procesa ili za vrijeme promjena drugih veličina. Dok su relativne konstante veličine koje ne ovise o promjeni nekih veličina, ali ovise o promjenama drugih (primjerice vrelište tekućina je konstanta samo uz stalan pritisak), apsolutne konstante, poput brzine svjetlosti ili Planckove konstante, ne mijenjaju se ni pod kakvom promjenom uvjeta.
U tom cilju je i kosmologička konstanta kao (lambda-pojam) uvedena od Alberta Ajnštajna kod postavljanja jednog svemirskog modela pomoću njegove opće teorije relativiteta, po čemu je moguće utvrditi postojanje statičkog svemira. Upoređena polja iz Ajnštajnove teorije relativiteta dopuštaju postojanje samo jednog izkoštanog ili jednog iskvrčenog svemira. Ajnštajn je zato postulirao jednu vrstu kosmičke odbijajuće snage, koja djeluje izmedju svih objekata u svemiru.
Ova snaga bi isključivo zavisila od udaljenosti između dva objekta, a ne od njihove mase.
U Ajnštajnovoj viziji kosmičko odbijanje srušilo bi svemir, a kao posljedice toga bile bi međusobne precizno kompenzirane sile teže .
Tek kad se nekoliko godina kasnije otkrilo iskoštavanje svemira, iz kojeg se vidjelo da svemir nije statičan, Ajnštajn je nazvao uvođenje kosmičke konstante, najveću zabludu u njegovom životu.
U toku osamdesetih godina kosmolozi su dobili ponovo interes za uvođenjem (prvo manje) kosmologičke konstante, čime bi se (moguće) mogli riješiti odredjeni problemi iz standardnog modela prve eksplozije svemira.



Teorija relativiteta

Prirodno znanstvena odn. fizička teorija koja je postavljena od njemačko-američkog fizičara Alberta Ajnštajna (1879-1955), sastoji se iz specijalne teorije relativiteta (1905) i opće teorije o relativitetu (1916). Specijalna teorija relativiteta opisuje način na koji se klasične zamišljene slike moraju uskladiti prema prostoru i vremenu u situaciji gdje nastupaju brzine koje se primiču brzini svjetlosti. U jednom navedenom primjeru opisano je sljedeće; - za jednog posmatrača (koji stoji) leteći objekti se vrlo brzo smanjuju u pokretnom pravacu (Lorencova-konstanta ili prostorno smanjivanje (sužavanje)), zbog čega se vrijeme za brzo leteći objekat polaganije ispravlja nego za nepokretnog odn. stojećeg posmatrača (vremenska diletacija ili vremenski talm).
Takodjer treba naglasiti da specijalna teorija relativiteta daje dojam da je relativno shvatanje istovremeno i jedan relativni pojam po kojem su masa i energija u suštini ekvivalentne veličine; one su naspram srazmjerne na osnovu poznate formule E=mc², gdje je ‘c’ brzina svjetlosti (300.000 km/s). Hipoteza specijalne teorije relativiteta, uključujući i primjenu Lorencove-konstante i vremenske dilatacije, u međuvremenu je eksperimentalno potvrđena.

Opća teorija relativiteta nudi jedan novi opis gravitacije, koji se prihvata kao geometrijska sadržina jednog vremenskog četverodimenzionalnog  svemirskog kontiniuma. Prema ovoj teoriji teška masa prouzrokuje mjestimični zavoj u vremenu i prostoru, pri čemu su svjetlosne zrake ukrivljene.

Ovo predviđanje i eksperimentalno je potvrđeno već u maju 1919 od britanskog astrofizičara Artura Edingtona (Arthur S. Eddington) za vrijeme jedne (specijalno za taj cilj poduzete) ekspedicije, pri čemu se prema zvjezdanoj svjetlosti mjerila krivulja sile teže sunca. Također premještanje perihelijuma sa putanje planete Merkura ne može se u potpunosti objasniti bez primjene teorije relativiteta. Ova teorija nadalje predvidja postojanje gravitacionog zračenja, koje još nikad nije direktno izmjereno, ali čije postojanje je indirektno dokazano kroz promatranje na duplom pulsaru PSR1913+16.
Dakle po Ajnštajnu su prostorne i vremenske veličine samo srazmjerne odn. relativne veličine, te se one ne mogu ni određivati nezavisno jedne od drugih.

Specijalna teorija relativiteta: ukazuje da svaki opći prirodni zakon koji važi u odnosu prema koordinatnom sistemu ‘k’ mora takodjer nepromjenjeno važiti u odnosu prema koordinatnom sistemu ‘k₁’ koji se u odnosu prema ‘k’ kreće jednako ‘uniformno’ translatorno. Ova teorija počiva dalje na načelu da svjetlost u vakumu ima uvjek određenu brzinu prostiranja. Pošto je kosmos vakumski prostor ako se izuzmu moguće atmosfere planeta, znači da svjetlost u cijelom kosmosu ima određenu brzinu prostiranja.

Opća teorija relativiteta: - objašnjava nam da su priodni fizički zakoni nezavisni od stanja kretanja koordinatnog sistema; istovremenost zbivanja u prirodi odredljiva su jedino mjerenjem koje je srazmjerno povezano sa kretanjem. (lat. relative = srazmjerno, odnosno, relativno)

Opsirnije o teoriji relativiteta mozete naci na stranici: "Uvod u teoriju relativiteta"




Relativna masa
Masa koja se mora pripisati pokretnom tijelu. Vrijednost se prikazuje sa m/(1-v2/c2), pod m se podrazumijevaju čestice u mirnom stanju, v njihova brzina, c brzina tijela. Ako je v manje u odnosu na c (napr. brzine iz svakodnevnog života), onda će podjela pod znakom korijena biti praktično 1 čime je relativna masa jednaka mirnoj masi. U tom slučaju vrijedi pravilo klasične mehanike. Međutim ako je v otprilike jednako c onda se masa uvećava i tada se pristupa primjeni teorije relativiteta.

Dupli pulsar
Popularno ime od pulsara PSR 1913+16 u sazvježđu Orla (Aquila). Iz periodične promjene u pulsnoj frekvenciji čovjek je mogao ustanoviti samo to da pulsar sačinjava dio duplog zvjezdanog sistema koji se sastoji iz dvije neutronske zvijezde. Ta dva kompaktna objekta obrću se jedan oko drugoga sa vremenskom putanjom obrtanja od oko 7h:45m. Tačna mjerenja na primljenim prilaznim vremenskim tačkama radio pulseva daju na vidjelo da vremenska putanja polako ali sigurno postaje sve kraća. Udaljenost izmedju ove dvije neutronske zvijezde očevidno se smanjuje. Uzrok leži u gubitku energije kao posljedica emitovanja gravitacionog zračenja. Izmjereni gubitak energije egzaktno se poklapa sa predviđanjima Ajnštajnove teorije relativiteta; smanjivanje obrtnog vremena kod duplog pulsara do sada je jedini (indirektni) pokazatelj za postojanje gravitacionog zračenja.

Gravitaciono zračenje
Zračenje koje se, prema Ajnštajnovoj općoj teoriji relativiteta, emitira prilikom brzog kretanja velikih masa, isto kao što je brzo okretanje nebeskih tijela jednih oko drugih, pogotovo teških zvijezda, eksplozija zvijezda i sl.. Kod duplog pulsara otkrivenog 1974 godine ustanovljena je promjena putanje što se može objasniti gravitacionim zračenjem. Na raznim mjestima na zemlji stoje detektori kojima se ovo zračenje (nadamo se) može registrirati; novi detektori su u proizvodnji ili u pripremi.

Opća teorija relativiteta

Dio teorije relativiteta gdje se upotrebljava sistem koordinata koji jedni naspram drugih postižu ubrzanje. Na osnovu ovoga čovjek može jedan sistem koji sadržava silu teže shvatiti kao ubrzani sistem. Poznati rezultati iz opće teorije relativiteta u prostoru: - u okolini jedne velike količine mase svemir je savijen i postaje malo uvijen; kod prevelike koncentracije mase ni svjetlo ne može otići od mase. (crna rupa).

Kerovo rješenje
Rješenje na osnovu jednačine iz Ajnštajnove opće teorije relativiteta za rotirajuću crnu rupu, otkrivenu od australijskog fizičara Dz. Kera (J.Kerr). Kod rotiranja crne rupe događaj na horizontu nije (ispupčen) okrugao, već jednostavno plosnat (pločast). Na temelju Kerovog rješenja i Ajnštajnove teorije izgleda da je moguće pod određenim prilikama dogadjaj na horizontu mimoići bez da se zauvjek završi u crnoj rupi.

Promjene u Njutnovoj teoriji gravitacije
(zbog Ajnštajnove teorije relativiteta)
(Njutnov zakon privlačenja). Daje snagu 'F' na čemu se dvije mase 'M' i 'm' obostrano privlače na udaljenosti 'r' . Sa ovim zakonom Njutn (Isak Newton) je tvrdio (1687) da dva komada materijala djeluju jedan na drugi bez jedne ili druge među materije (actio in distans). Tek oko 1900 dolazi do promjene sa Ajnštajnovom teorijom relativiteta.

Izreka: "Da sam znao da njemcima neće uspjeti da naprave atomsku bombu, nebi nikad ni prstom mrdnuo." Albert Einstein


Salih Čavkić
04/01/1996