[ Astronomia Educativa ]       [ El Sistema Solar ]       [ Fotos del Sistema Solar ]       [ L'Univers ]       [ Fotos de l'Univers ]
Lectures d'astronomia

Albert Einstein i la relativitat

Segons les lleis del moviment establertes per primera vegada amb detall per Isaac Newton cap al 1680-89, dos o més moviments se sumen d'acord amb les regles de l'aritmètica elemental. Suposem que un tren passa al nostre costat a 20 quilòmetres per hora i que un nen llença des del tren una pilota a 20 quilòmetres per hora en la direcció del moviment del tren. Per al nen, que es mou juntament amb el tren, la pilota es mou a 20 quilòmetres per hora. Però per a nosaltres, el moviment del tren i el de la pilota se sumen, de manera que la pilota es mourà a la velocitat de 40 quilòmetres per hora.

Com veieu, no es pot parlar de la velocitat de la pilota a seques. El que conta és la seva velocitat relativa a un observador particular. Qualsevol teoria del moviment que intenti explicar la manera que les velocitats (i fenòmens afins) semblen variar d'un observador a un altre seria una «teoria de la relativitat».

La teoria de la relativitat d'Einstein va néixer del següent fet: el que funciona per a pilotes llençades des d'un tren no funciona per a la llum. En principi podria fer-se que la llum es propagués, o bé a favor del moviment terrestre, o bé en contra d'ell. En el primer cas semblaria viatjar més ràpid que en el segon (de la mateixa manera que un avió viatja més de pressa, en relació amb el sòl, quan duu vent de cua que quan ho duu de cara). No obstant això, mesures molt curoses van demostrar que la velocitat de la llum mai variava, fos quina fos la naturalesa del moviment de la font que emetia la llum.

Einstein va dir llavors: suposem que quan es mesura la velocitat de la llum en la buidor, sempre resulta el mateix valor (uns 299.793 quilòmetres per segon), en qualssevol circumstància. ¿Com podem disposar les lleis de l'univers per a explicar això? Einstein va trobar que per a explicar la constància de la velocitat de la llum calia acceptar una sèrie de fenòmens inesperats.

Va trobar que els objectes havien d'escurçar-se en la direcció del moviment, molt més com major fos la seva velocitat, fins arribar finalment a una longitud nul·la en el límit de la velocitat de la llum; que la massa dels objectes en moviment havia d'augmentar amb la velocitat, fins fer-se infinita en el límit de la velocitat de la llum; que el pas del temps en un objecte en moviment era cada vegada més lent a mesura que augmentava la velocitat, fins arribar a parar-se en aquest límit; que la massa era equivalent a una certa quantitat d'energia i viceversa.

Tot això ho va elaborar al 1905 en la forma de la «teoria especial de la relativitat», que s'ocupava de cossos amb velocitat constant. Al 1915 va extreure conseqüències encara més subtils per a objectes amb velocitat variable, incloent una descripció del comportament dels efectes gravitatoris. Era la «teoria general de la relativitat».

Els canvis predits per Einstein només són notables a grans velocitats. Aquestes velocitats han estat observades entre les partícules subatómicas, veient-se que els canvis predits per Einstein es donaven realment, i amb gran exactitud. És més, sí la teoria de la relativitat d'Einstein fos incorrecta, els acceleradors de partícules no podrien funcionar, les bombes atòmiques no explotarien i hauria certes observacions astronòmiques impossibles de fer.

Però a les velocitats corrents, els canvis predits són tan petits que poden ignorar-se. En aquestes circumstàncies regeix l'aritmètica elemental de les lleis de Newton; i com estem acostumats al funcionament d'aquestes lleis, ens semblen ja de «sentit comú», mentre que la llei de Einstein ens sembla «estranya».

Aquesta pàgina forma part del lloc: