Kao dio proslave IAU100 – stote obljetnice Međunarodnog astronomskog saveza (IAU) – kroz program «Einsteinovske škole», koji se provodi po cijelome svijetu, posebno se obilježava opća teorija relativnosti. Naime, jedan od prvih dokaza Einsteinove opće teorije relativnosti – koja je promijenila naše poimanje gravitacije, prostora i vremena – izveden je prije sto godina iz pokusa koji je uključivao potpunu pomrčinu Sunca. 

U tekstu u nastavku čekaju vas sljedeće teme (pa slobodno preskočite poneku od njih ako vam je već poznata 🙂 ). 

1.   Opća teorija relativnosti

2.   Kako testirati opću teoriju relativnosti?

3.    Potpuna pomrčina Sunca 1919. godine kao provjera opće teorije relativnosti

4.   Sažetak prvih triju točaka – za one koji su u žurbi 🙂

Opća teorija relativnosti

Između 1907. i ‪1915‪. godine Einstein je razvio novu teoriju gravitacije koju poznajemo od nazivom opća teorija relativnosti. Ta je teorija poopćenje njegove prethodno razvijene posebne teorije relativnosti u kojoj je povezao princip relativnosti s činjenicom da je brzina svjetlosti univerzalna konstanta. Razvijanje ovakvog, potpuno novog koncepta, u to je doba bilo potrebno jer je otkriće univerzalne brzine svjetlosti u 19. stoljeću pomalo zamutilo vode svijeta fizike – Newtonova klasična mehanika, koja je sve od 17. stoljeća prikladno opisivala svijet, nije bila u skladu s novim otkrićima fizike.

Brzina svjetlosti univerzalna je konstanta: svaka promatračica, koliko god se ona brzo ili sporo kretala, uvijek će mjeriti istu vrijednost brzine svjetlosti.

Iz Einsteinove posebne teorije relativnosti (objavljene 1905.) proizišlo je već nekoliko vrlo zanimljivih, ali neintuitivnih značajki prostora i vremena: ni prostor ni vrijeme nisu univerzalni; ako smo u sustavu koji se giba velikom brzinom u odnosu na neki drugi sustav, udaljenosti u našem sustavu bit će kraće, a vrijeme dulje. Drugim riječima, prostor i vrijeme nerazdvojivi su, a svijet u kojem živimo četverodimenzionalan je – sadržava tri prostorne i jednu vremensku koordinatu – i naziva se prostor-vrijeme.

Živimo u prostor-vremenu, koje je četverodimenzionalno – sadržava tri prostorne i jednu vremensku koordinatu – i u njemu su prostor i vrijeme nerazdvojivi.

Bitno je napomenuti da se za gibanja sustava brzinama mnogo manjim od brzine svjetlosti (a takve brzine nazivamo nerelativističkim brzinama) posebna teorija relativnosti svodi na Newtonovu mehaniku (ugrubo, pri brzini od otprilike 14 % brzine svjetlosti, teorija relativnosti odstupa za samo 1 % od Newtonove, a odstupanje je 10 % pri brzinama od otprilike 42 % brzine svjetlosti). 

Ako vas sve ovo buni, nemojte biti zabrinuti – niste jedini 🙂 . Seth Fletcher lijepo je to sročio u svojoj knjizi «Einsteinova sjena»:

«Evolucija nas nije pripremila za to. Skraćenje duljine i produljenje vremena postaju primjetni tek pri brzinama koje se približavaju brzini svjetlosti. Svih onih formativnih tisućljeća u savani, naš mozak nije morao shvatiti ništa što bi bilo brže od geparda u trku.»

Ipak, koliko god nam neintuitivno djelovala pomisao da živimo u prostor-vremenu u kojemu vrijeme nekad teče sporije, a udaljenosti se skraćuju, u stvarnosti je uistinu tako: živimo u prostor-vremenu u kojem se, pri velikim (relativističkim) brzinama, udaljenosti skraćuju, a vrijeme produljuje. I to nas sad (konačno 🙂 ) vodi Einsteinovoj općoj teoriji relativnosti: ona u suštini geometrijski opisuje kako se mjere udaljenosti (odnosno intervali) u prostor-vremenu uz postojanje mase.