Tema: Einstein teves eszmei 2.
Einstein 1905-os dolgozata - cime alapjan - az elektrodinamikai
relativitassal foglalkozik az alabbi ket alapfelteves mellett:
1/ A fenysebesseg allandosaganak bevezetese,
2/ A MECHANIKAI relativitas kiterjesztve az elektrodinamikai,
valamint az optikai jelensegek relativitasara.
Az elektromossag, mint ujonnan felfedezett, es reszleteiben megismert
jelensegkor azert kerult kiemelesre, mert az esetleg alkalmas lehetett
volna az abszolut mozgas meghatarozasara.
A mechanikai relativitas fizikai jelensege kulonbozik az
elektromossagetol, a kapcsolat a ket jelensegkor kozott az anyag. Ebben
a korban ket kulonbozo tulajdonsagu szubsztancia letezett:
1. anyag, /ponderabilis/
2. energia. /Ezen utobbi csoportba tartoztak az elektromagneses
jelensegek is./ /imponderabilis/
A ket letezo abszolut mozgasat kulon vizsgaltak. A mechanikai relativitas
kesz tenykent volt elkonyvelve. /Hihetetlenul kis mozgastartomanyon
alapult ez a tapasztalat. Kisebb, mint az ismeretes mozgastartomany kb. 3
milliomod resze./
Az elektromagnesseg megismerese, pontosabban az elektron tenyleges
felfedezese azonban befolyasolta a mechanikai relativitas alapjat kepezo
ANYAG mibenletet is. Ennek megfeleloen az elektronbol, mint a legkisebb
oszthatatlan reszecskebol - espedig a pozitiv es negativ elektronokbol -
epul fel az anyag.
De a mechanika alapjat kepezo, elektronokbol felepulo anyag mikent
tehet eleget a relativitas elvenek azutan, hogy Kaufmann felfedezte a
tomegvaltozast?
Latszolag sehogy, mert a kulonbozo sebesseggel, itt kulonbozo
egyenletes sebesseggel mozgo, inercialis rendszerekben folyo jelensegek
mogott - az abszolut sebessegtol fuggo - kulonbozo tomegek huzodnak
meg es ez ellentmond a relativitasnak, vagyis nem lesznek egyenertekuek
az inercialis mozgast vegzo rendszerek.
Felmerult-e ez akkoriban? Nem. Nem, mert az anyagot elektronokbol
felepitett reszecskekbol allonak tekintettek, - ezt fogalmazta meg Einstein
is, "az anyag elemi reszecskei nem egyebek, mint az elektromagneses ter
surusodesei" /1920/ - es itt ervenyes volt Rowland, ill. Kaufmann
kiserleteibol levont azon kovetkeztetes, hogy egy elektron - legyen az
akar pozitiv, akar negativ - minden gyorsulassal szemben egy olyan
tehetetlen ellenallast okozo belso - elektron elektromagneses teren beluli -
kolcsonhatas letrehozoja, amely a gyorsitassal szemben tehetetlen
ellenallast hoz letre, mindaddig, amig a gyorsito hatas meg nem szunik.
Ez, egy Lorentz transzformacio szerint valtozo TEHETETLEN tomegvaltozast hoz
letre. A mechanikai relativitas tehat nem szenved serulest, hiszen nem jon
letre valodi tomegvaltozas, csakis a TEHETETLEN tomeg LATSZOLAGOS valtozasa-
rol volt szo. Ha olvassuk pl. Einstein korabeli irasait, fel is fog tunni,
hogy kiemeli ezen TEHETETLEN tomegvaltozast. 1906-ban megjelenik egy irasa,
"Fugg-e a test TEHETETLENSEGE energiatartalmatol?", amelyben bevezeti, hogy
az energianak TEHETETLEN tomege van. Ezt evekkel korabban 1902-ben Lebegyev
mar kiserletileg kimutatta. "Ha az elmelet egyezik a tenyekkel, a sugarzas a
fenyt kibocsato es elnyelo testek kozott TEHETETLENSEGET visz at." Megalla-
pitja, hogy a testek tehetetlen "TOMEGE ENERGIATARTALMUKNAK A MERTEKE" es ez
az E=mc^2 kapcsolat. Nyilvan ezzel erthetove valik az is, hogy miert jelenti
ki joval kesobb 1911-ben, hogy a tehetetlen tomegvaltozasbol nem kovetkezik
a sulyos tomeg valtozasa.
Mint Einstein eszreveszi egy igen ellentmondasos helyzet all elo pl. a
szabadesesnel. /Ez Kaufmann kiserletetinek abbol a megfigyelesebol szarmazik,
hogy a kulonbozo sebessegu elektronok, azonos erossegumagneses illetve
elektromos terben kulonbozokeppen terulnek el az elozoekben leirt TEHETETLEN
tomegvaltozas kovetkezmenyekent./A kulonbozo tehetetlen tomegu testek, mint
peldaul a fuggolegesen leejtett es egy azonos magassagban vizszintesen
eldobott test kulonbozo kepp esne, nem egyidoben erne foldet, annak ellenere,
hogy azonos gravitacios ero hatna rajuk, hiszen a tehetetlen ellenallasa,
TEHETETLEN tomege a vizszintesen eldobott testnek nagyobb - mint irja: "egy
es ugyanazon test ugyanabban a gravitacios terben kulonbozokeppen esne
szabadon, energiatartalmatol fuggoen" (1911) -, ezert bar azonos gravitacios
gyorsito ero hat, megis a nagyobb tehetetlen ellenallasu test ezzel a
gyorsito erovel szemben nagyobb ellenallast tanusitana, lassabban gyorsulna,
tehat kesobb erne foldet. /Mint Einstein irja, 1911-ben "...a kozonseges
relativitaselmelet /spec.rel./ semmi olyan ervet sem szolgaltat, amelybol
arra kovetkeztethetnenk, hogy a testek sulya fugg energiatartalmuktol",
vagyis az 1906-os levezetest nem a sulyos tomeg valtozasara, csakis a
tehetetlen tomeg valtozasara tekintette ervenyesnek. Ezt azert emelem ki,
mert abban a munkajaban egy-ket mondatban - a cim ellenere - lemarad a
tehetetlen jelzo es netan valaki ezt arra hasznalhatna, hogy atertelmezze
Einsteint, ahogy a kesobbi szakirodalomban es ismeretterjeszto irodalomban
sok peldat talalunk./
Einstein azonnal atlatta a problemat, es az ellentmondas feloldasara
bevezette, hogy az energianak sulyos tomege van. (Ezzel az energia mar
az "anyag" osszes tulajdonsagaval - ponderabilis - fel van ruhazva, de
megmarad az energia onallo entitasanal.)
Mit is jelent az E=mc^2 Einstein szerint? Figyelmen kivul hagyva, hogy
levezetese /1906/ alapvetoen hibas, de Poincare mar 1900-bol szarmazo
helyes levezetese alapjan vizsgalva Einstein szamara az kovetkezik, es itt
csakis arrol van szo, hogy az energia anyagga illetve az anyag energiava
alakulhat. Ez kiderul az elobb emlitett 1911-es irasabol es a kesobbi
irasaibol egyarant. (1920-as leideni eloadasan azt mondja: "...a t o m e g
es a s u g a r z a s a specialis relativitas elmelete szerint az eloszlo
e n e r g i a n a k csak k u l o n b o z o a l a k j a i, amennyiben a
s u l y o s t o m e g e l v e s z t i k u l o n a l l a s a t, es az
e n e r g i a n a k e g y i k a l a k j a lesz" illetve kesobb masutt
igy fogalmaz: "...a t e h e t e t l e n t o m e g n e m m a s,
m i n t r e j t e t t e n e r g i a. I g y e l v e s z t e t t e
o n a l l o s a g a t a t o m e g m e g m a r a d a s a n a k
t e t e l e es egybeolvadt az energia megmaradasanak tetelevel."
/Az "egybeolvadas" csak egyfele keppen ertelmezheto, a tomeg atalakulhat
energiava./ Max Planck ezert ir csak az energia abszolut ertekenek a fel-
fedezeserol az E=mc2 kapcsan. "Mint az elektromagneses es a kinetikus energia
eseteben, ugy a fizika egesz teruleten, a mechanikaban es az elektro-
dinamikaban is eljutottunk a kozvetlen meresekkel nyert energiakulonbsegek
vizsgalatatol az energia abszolut ertekeihez." Ha ugyanis a mozgasi energia-
hoz hozzaadjuk az nyugalmi tomeg alakjaban meglevo - tehat at nem alakult -
energiat, amelyet pl. sulyabol ismerunk, akkor az osszes, tehat abszolut
energia ismeretehez jutunk.
Ezzel a ketfele szubsztancia kozott az energeticizmus korszakaban kapcsolat
jott letre, mint megallapitja, a tomeg az energia egyik megjelenesi formaja,
vagyis az energia sokfele megjelenesi formainak az egyik valtozata, amely
atalakulhat energiava es viszont. Ebbol vonja le azt a kovetkeztetest, hogy a
tomegmegmaradas /anyagmegmaradas/ torvenye ervenyet veszti, hiszen a tomeg
energiava es viszont alakulhat, azaz nem lehet megmarado mennyiseg.
Az energia sulyos tomege azonban ujabb problemat vet fel, nevezetesen a
tomegvaltozas EGYRESZT LATSZOLAGOS, /tehetetlen tomegvaltozas/, masreszt
- miutan Einstein kenyszerusegbol sulyos tomeggel ruhazta fel - gravitacios
szempontbol VALOSAGOS JELENSEG lesz. Ezt csak ugy lehetett athidalni, ha
kimutatjuk, hogy nincs gravitacio, az is csak egy latszolagos, pl."geometriai"
jelenseg. Ehhez azonban uj valtozokat kell bevezetni, amit Minkowski segit-
segul is adott azzal a matematikai fogassal, hogy bevezette a negyedik dimen-
ziot az idot a terbeli koordinatak melle. Einstein nem kis bravurral at-
ruhazta a valtozasokat a "teridore" es igy sikerult a tomegvaltozas ellent-
mondasat - latszolag -feloldania. Mint Ruffini es Wheeler fizikusok megfogal-
maztak:"...Riemann es Einstein elgondolasa szerint a ter sugja meg az anyag-
nak, mikent mozogjon. Az anyag viszont a ternek sugja, mikent gorbuljon.
Csakis igy allhat meg a hatas es visszahatas elve ... Az anyag engedelmes-
kedik mozgasaban a ter-ido parancsainak; s a ter-idot az anyag hajlitja meg."
Amikor viszont Chadwick 1932-ben felfedezte a neutront, majd tovabbi az
elektronnal nem azonosithato reszecskek is felfedezesre kerultek, el kellett
vetni a tomegvaltozas elektromagneses jelensegre torteno visszavezeteset.
Kulonbozo meresek soran, idetartozik pl. a semleges reszecskek tomegvaltozasa
/neutron, stb./ kulonbozo izotop elemek suly szerinti elkulonitese, kiderult,
hogy A TOMEGVALTOZAS NEM LATSZOLAGOS jelenseget takar, hanem az energia-
valtozas valosagos tomegvaltozast, az energiaatadas tenyleges tomegatadast is
jelent. Tevesnek minosult tehat Einsteinnek es koranak az anyag energiava,
ill. az energia anyagga valo atalakulasara vonatkozo eszmeje. Ennek kovetkez-
teben a mechanikai relativitas elve mar nem allja meg a helyet, ugyanis a
kulonbozo sebessegu inerciarendszerek a tomegvaltozassal megkulonboztethetoek.
Plack mar idezett, 1924-ben tartott "A relativtol az abszolutig" cimu
eloadasaban meg egy fontos tenyre hivja fel a figyelmet: "... a relativitas
elmeleteben a VALASZTOTT VONATKOZTATASI rendszertol valo fuggesrol, ITT
AZONBAN a vizsgalt jelensegnek a FIZIKAI ALLAPOTTOL VALOFUGGESEROL van szo.
Vagyis, a kiserleti test abszolut energiaja es fizikai allapota kozott
szoros osszefugges van.
Egyenes kovetkezmeny, hogy egy kiserleti test tomege -tehat sulyos tomege
is- minimum erteket vesz fel, ha a b s z o l u t mentes a halado mozgastol,
mikozben biztositjuk, hogy egyeb nem halado mozgasbol szarmazo energiai a
kiserlet folyaman allando erteken maradjanak. Ez az allapot az abszolut
nyugalomnak fog megfelelni, amelyhez csak a meresi modszert kell megtalalnunk.
/Es mivel a reszecskek sajat frekvenciaja, -es sugarzasi frekvenciaja -
tomeguk, -energiatartalmuk- fuggvenye, ez az ido, az idotartam relativitasat
is megkerdojelezi. Persze igen jelentos tovabbi kovetkezmenyek is vannak,
amit itt nem erdemes targyalni addig, amig a kep nem tisztazodik mindenkiben./
Erre allapitottam meg azt, hogy AZ ABSZOLUT MOZGAS EGY MERLEG SEGITSEGEVEL
KIMUTATHATO, es LETREHOZHATO barmely inerciarendszerben ABSZOLUT NYUGALOMBAN
LEVO TEST, amelyet Peter kivetelevel teljes kozony kisert. Ekkor gondoltam
arra, hogy nyilvan ma mar senki nem ismeri a tomegvaltozas tortenetet - es
mindenki valamifele altala nem ismert, de bizonyara mar valahol fellelheto
paradoxonra gondol - majd tettem fel kerdesek formajaban - "Einstein teves
eszmei" - a hianyzo lancszemeket. Igaz, en arra gondoltam, hogy mindenki
lazas sietseggel utananez a valaszoknak, de sajnos nem ez tortent.
Megjegyzes: Itt tehat nem arrol van szo, hogy ne lehetne relativ
kulonbsegeket merni es azok ne lennenek a maguk modjan helyes meresi
eredmenyek, hanem arrol, hogy tudok abszolut kulonbsegeken alapulo
merest is vegezni. De az abszolut mindig valami ujat hoz magaval,
gondoljunk csak a homerseklet relativ es abszolut meresebol adodo
kovetkezmenyekre. Mivel a testek, reszecskek mozgasa a fizika, a
termeszet legalapvatobb jelensege, pl. az elektromagneses jelensegeket
is csak azon keresztul ismerhettuk meg, minden a mozgassal kapcsolatos
uj ismeret jelentosege felbecsulhetetlen erteku.
Bajnok Janos
Ui.: Nem egeszen ertem, hogy MIERT NEM OLVASSATOK EINSTEINT? Talan
ugy konnyebb lenne helyes velemenyt alkotni a kerdesrol!
* Bajnok Janos E-mail: *
|