Einstein-nek vagy Newton-nak van igaza az idő-vel kapcsolatban?

Mindkettőnek.

Lényegesen fénysebesség alatti mozgások esetén gyakorlatilag teljesen pontos eredményeket ad a newtoni fizika is. Ezért középiskoláig ezt tanítják, mivel a normál hétköznapi élet során ezzel találkozunk, és soha nem lesz közünk fénysebességet megközelítő sebességekhez. Ilyen körülmények között a newtoni fizika tökéletesen elég.

Aki viszont csillagászattal, rádióhullámokkal, atomfizikával foglalkozik, azok elég gyakran akadnak olyan objektumokba, amelyek többé-kevésbé megközelítik a fénysebességet. Ilyen esetekben viszont már lényeges eltérések adódnak a newtoni (klasszikus) fizika és az einsteini (relativisztikus) fizika között. Ekkora sebességek esetén már a relativisztikus hatásokkal (tömegnövekedés, saját idő, stb.) is kell számolni.

Úgyhogy tulajdonképpen mindkettejüknek igaza van a saját környezetében, ahol a nevükkel jelzett fizika érvényes.

(Illetve ez nem egészen pontos, mert a relativisztikus fizika magába foglalja, tartalmazza a klasszikus fizikát is.)

Pedro

Ezek mind csak modellek, amelyek bizonyos körülmények között megközelítően jól írják le a valóságot. Hétköznapi jelenségeknél Newton fizikája elégségesen pontos. Egy épület tervezésénél felesleges a relativitáselmélet képleteit használni, hiszen csak a számítások lesznek sokkal bonyolultabbak, az így nyert plusz pontosság pedig elenyésző lesz az amúgy is fellépő (pl. mérési) hibákkal szemben.

Ahol mégis pontosabb számolások kellenek (pl. nagy sebességek, gravitáció esetén), ahol már lényeges az eltérés a klasszikus fizikától, ott jöhet be a relativitáselmélet. De már régóta tudjuk, hogy az sem teljesen pontos.

Ha tudod, mit jelent az értelmezési tartomány, akkor nem kérdezel ilyeneket. A világképlet, amely mindenre jó, még várat magára. Minden törvénynek megvan a maga értelmezési tartománya, ahol és amilyen körülmények között helyesen írja le a valóságot. Így a Newton törvények nem alkalmazhatók az einsteini törvények tartományában, és viszont, teljesen felesleges relativitásról beszélni a newtoni tartományban.

A kérdésed azt mutatja, hogy te a valóságot csak úgy tudod elképzelni, mint kizáró vagylagosságot, két állítás közül csak egy lehet igaz. A természet nem így működik.

Vannak ugye gyakorlati oldalai is a kérdésnek, meg vannak a kérdésnek elméleti oldalai is. Ez utóbbi szempontból Einsteinnek van igaza. A relativitáselmélet a fizika egyik legjobban igazolt elmélete.

Ha kicsit utána nézel, akkor láthatod, hogy a gyakorlatban Einstein relativitáselmélete nem cáfolja Newton világképét, hanem csak egy bizonyos feltételek mellett bizonyos pontosságig érvényesnek hagyja őket. Ez olyan dolog, hogy ugyan tudjuk, hogy a Föld közel gömb alakú – pontosabban geoid –, mégsem szoktuk egy családi ház tervezésénél ezt figyelembe venni, mert kis távolságok esetén szinte alig van eltérés a gömbfelület és a sík között, legalábbis a kívánt pontosságnál jóval kisebb az eltérés.

Csakhogy a legismertebb képletek egyikét vegyük, ott a hosszkontrakció a speciális relativitáselméletben. Ugye ahogy a megfigyelt objektum sebessége nő, úgy a megfigyelt mozgás irányú távolság rövidülni látszik. A képlet is megvan rá:

L = L₀ * √(1 - v²/c²)

Mondjuk tegyük fel, hogy L₀ = 1 méter. A sebesség mondjuk legyen egy nagyon gyors katonai repülőgép sebessége, ami mondjuk ötszörös hangsebességgel megy, azaz:

v = 5 * 340 m/s = 1 700 m/s

A fénysebesség meg megközelítőleg: c = 300 000 km/s = 300 000 000 m/s

Ha kiszámolod, hogy mekkorára is rövidül egy 1 méternyi távolság ekkora sebességnél:

L = L₀ * √(1 - v²/c²) = 1 * √(1 - (1 700)²/(300 000 000)²) = 1 * √(1 - 3,11 * 10¹¹) = 0,999 999 999 983 944 444 m

Magyarán a vadászrepülőn a méterrúd rövidül 1,6 * 10^(-11) métert, azaz 16 pikométert, ami nagyjából egy atom méretével összevethető.

Ha jól tudom, akkor a legnagyobb nagy méretű, ember által alkotott eszköz sebessége valahol 10 km/s nagyságrendnél van. (Egy óra alatt megkerülnéd a földet. Fél perc alatt elérnél Budapestről Bécsbe.) Ebben az esetben a hosszkontrakció milliomod milliméter alatt van.

Tehát hétköznapi, megtapasztalt helyzetben nyugodtan el lehet hanyagolni a hosszkontrakciót, mintha nem is lenne. Ha Einstein relativitáselméletének képleteit ilyen módon egyszerűsíted az elhanyagolhatóan kicsi értékekkel, akkor pontosan megkapod Newton képleteit. Viszont azt sem szabad elfelejteni, hogy vannak olyan helyzetek, mikor a relativitáselméletet már nem lehet figyelmen kívül hagyni. Ha a GPS rendszerek tervezésénél nem vették volna figyelembe a relativisztikus hatásokat, akkor kilométernyi pontatlanságok lennének a helyzetmeghatározásban.

Ha a GPS rendszerek tervezésénél nem vették volna figyelembe a relativisztikus hatásokat, akkor kilométernyi pontatlanságok lennének a helyzetmeghatározásban?

Nem csak mm-nyi?

Amíg nem számolunk utána, bármit mondhatunk.

> Nem csak mm-nyi?

Meglehet. Ha nem gond, most nem számolok utána. De emlékeim szerint a nagyon pontos GPS berendezések esetén minimum 10 méteres eltérésről olvastam, ami egy autó esetén nem gond, de komolyabb felhasználásnál lehet gond. Nem mindegy, hogy egy repülőgép 10 vagy 20 méterrel van a felszín felett. A hétköznapi használatra szánt GPS berendezések eleve jóval pontatlanabbak, így elve több tíz méter pontatlanságot is mutathatnak, így, hogy az egész rendszer amúgy jól működik.

Mivel a GPS működési elve szempontjából kritikus szempont, hogy mennyire pontosak az órák, ezért gyanítom, hogy az általam – nem bulvárlapban – említett több száz méter pontatlanság simán összejönne, ha a GPS rendszert még a relativitáselmélet feltalálása előtt hozták volna létre.