Klassisk relativitetsteori

Då och nu

KLASSISK RELATIVITETSTEORI

Galileo (1564-1642) var den förste att formulera begreppet relativ rörelse. Han skrev;

"Ta med dig en god vän ombord på ett stort fartyg och stäng in er i en hytt under däck. Där har ni även med er några flugor, några fjärilar och andra små flygfän. Ni har en stor skål med några fiskar i. Häng upp en flaska som droppe för droppe töms ner i ett rymligt kärl. Observera noga, när skeppet ligger stilla, hur alla de små insekterna far runt i hytten med jämn hastighet, hur fiskarna obesvärat simmar runt i sin skål, hur dropparna faller ner i kärlet. Och kastar du något föremål till din vän behöver du inte kasta hårdare åt ett håll än åt ett annat, om avstånden är lika, och om du hoppar jämfota blir hoppen lika långa åt vilket håll du än beger dig.
Låt sedan fartyget röra sig framåt med en viss hastighet, likgiltigt vilken, så länge rörelsen är likformig och skeppet inte gungar eller ökar eller minskar farten. Lägg märke till att alla de nämnda aktiviteterna och effekterna inte ändrar sig det minsta, inte heller kan man av dem utröna huruvida skeppet rör sig eller ligger stilla."

Universum saknar referenspunkt

Så länge du rör dig i jämn fart rakt fram kan du inte avgöra om du rör dig snabbt, långsamt eller inte alls. Detta gäller när du befinner dig på jorden och färdas genom universum och när du färdas med öronproppar och ögonbindel i ett tåg på räls.

Vila och rörelse går inte att definiera eftersom allt i universum är i rörelse och universum därför saknar någon orörlig referenspunkt. Det är således omöjligt att veta om man befinner sig i vila eller i en oaccelererad rörelse. När du påverkas av en kraft, som en acceleration eller inbromsning, känner du av din rörelseändring, men i frånvaro av krafter kan du inte avgöra din hastighet utan bara relatera den i förhållande till andra ting i rörelse.

Vem är stillastående och vem är i rörelse?

Adam och Eva åker tåg från Stockholm västerut mot Örebro. De spelar bordtennis. Tåget går i 100 km/h (27,8 m/s) och spelarna slår bollen med en hastighet av 2 m/s (enligt spelarnas referensram).

När de passerar Krylbo står en stillastående person på perrongen och ser tåget passera söderut. För den stationära betraktaren rör sig bollen med 29,8 m/s när den spelas i tågets färdriktning, med 25,8 m/s när den slås i motsatt riktning. Men den stationära betraktaren ser aldrig bollen gå bakåt, utan hela tiden framåt, mot Örebro.

På månen sitter en observatör, men för denne rör sig bollen österut i takt med jordens rotation (ca 465 m/s vid ekvatorn). Från solen ses bollen färdas i 30 km/s runt solen. Samtidigt roterar hela vår galax Vintergatan runt sin egen axel samt förflyttas i takt med universums utvidgning.

Pingisbollen hamnar på golvet och blir liggande mitt i vagnen. När tåget svänger till vänster ser det för Adam och Eva ut som att bollen börjar accelerera åt höger på golvet, mot väggen. De förklarar fenomenet med centrifugalkraft, men den kraften är bara skenbar och finns egentligen inte. För den stillastående observatören utanför tåget (med röntgensyn!) ser det ut som att bollen fortsätter opåverkad rakt fram. Denne behöver inte förklara någon osynlig kraft eftersom bollen fortsätter i sin raka linje.