Scientia

Simultaneitatea, concept pe care îl folosim fără prea multe precauţii în activităţile de zi cu zi, a devenit unul problematic pentru Einstein. Mai mult, acesta a arătat că este unul fără sens, că în fapt evenimentele nu se produc în acelaşi timp, că ceea pentru un observator este simultan, pentru un alt observator este diacronic.

Relativitatea. 3-Timpul şi spaţiul

În figura de mai jos din centrul navetei spaţiale este emisă lumină. Conform pasagerului din navetă lumina are de parcurs distanţe egale  pentru a atinge pereţii din faţă şi din spate ale navetei, deci va ajunge în acelaşi timp la cele două extremităţi. Pentru un observator extern care priveşte naveta va părea că lumina va lovi întâi peretele din spate al navetei, după care pe cel din faţă, pentru că pentru acesta partea din spate a navei se apropie de raza de lumină, pe când partea din faţă se depărtează.

Tragem concluzia, aşadar, că simultaneitatea nu este un concept foarte bine definit. Această idee poate fi mai uşor de acceptat dacă o să comparăm timpul cu spaţiul. Chiar şi în înţelesul relativităţii lui Galilei punctele din spaţiu nu aveau identitatea lor definitiv stabilită: ne puteam gândi că două evenimente se întâmplă în acelaşi timp undeva în spaţiu, dar pentru observatori din sisteme de referinţă diferite aceste evenimente păreau să se întâmple în puncte diferite în spaţiu. De exemplu, imaginaţi-vă că loviţi uşor tasta Enter a calculatorului dumneavoastră, iar după 5 secunde o faceţi din nou. Pentru dumneavoastră, lovitura este în acelaşi loc. Pentru un locuitor presupus al planetei Marte care are posibilitatea să vă urmărească, distanţa dintre prima lovitură şi a doua, din perspectiva lui asupra spaţiului, datorată mişcării rapide prin spaţiu a Pământului, este foarte mare, de sute de kilometri.

Relativitatea spune că simultaneitatea ori identitatea spaţială (în sensul celor discutate în paragraful anterior) sunt concepte fără sens. Doar în cazul în care viteza relativă a două sisteme de referinţă este foarte mică în comparaţie cu viteza luminii observatorii din sisteme de referinţă diferite vor fi de acord asupra simultaneităţii unor evenimente.

PARADOXUL GARAJULUI

Unul dintre cele mai cunoscute aşa-zise paradoxuri ale relativităţii sunt determinate de sentimentul nostru greşit că simultaneitatea este un concept bine definit. Ideea acestui paradox este aceea că se poate imagina următoarea situaţie: încercăm să parcăm un autobuz, condus la viteze relativiste, într-un garaj de dimensiuni normale, în care autobuzul în mod normal nu ar avea loc, fiind de dimensiuni mai mari decât lungimea garajului. Din cauza faptului că lungimea autobuzului ar trebui să sufere o contracţie conform relativităţii, autobuzul ar trebui să intre totuşi în garaj.

Paradoxul devine evident atunci când închidem uşile garajului şi punem brusc frână, iar autobuzul se opreşte pe loc, teoretic, instantaneu. Un observator din sistemul de referinţă al garajului ar susţine că autobuzul are loc în garaj, datorită contracţiei lungimii. Cu toate acestea, şoferul va observa garajul ca fiind de dimensiuni mai mici chiar decât cele constatate de observatorul din sistemul de referinţă al garajului, tot datorită contracţiei relativiste; în felul ăsta garajul ar fi mai mult decât neîncăpător pentru autobuz.

Paradoxul se rezolvă în momentul în care realizăm că ideea de a parca autobuzul  tot odată conţine presupunerea că are sens să vorbim despre faptul că partea din faţă şi cea din spate a autobuzului pot fi în garaj în acelaşi timp. Observatorii din sisteme de referinţă diferite care se deplasează la viteze relativiste unul faţă de altul nu vor fi de acord în mod necesar asupra a ceea ce se întâmplă simultan. Observatorul din sistemul de referinţă al garajului va închide uşa în momentul în care el va vedea că partea din faţă a autobuzului va atinge extremitatea din spate a garajului, dar şoferul autobuzului nu va fi de acord asupra simultaneităţii constatate de acest observator, percepând timpul diferit, adică va percepe închiderea uşii la un timp oarecare după ce el a depăşit deja limita peretelui din spate a garajului.

Relativitatea. 5-Miuonii şi supernovele

Articolul de mai sus este parte din cartea Conceptual Physics (rev. 27.12.2009) scrisă de Benjamin Crowell şi aflată sub licenţa Creative Commons.