Obecná teorie relativity
Nerůznější vědecká paradigmata, filosofie, mýtus a náboženství si v mnohém odporují, jedno je však přece spojuje: náš svět vždy vykládají mj. v kategoriích času, prostoru a hmoty. V listopadu oslaví své narozeniny jedna z nejvlivnějších vědeckých teorií 20. století, která tyto pojmy pozoruhodným způsobem propojila – Obecná teorie relativity. Roku 1915 ji publikoval Albert Einstein. Cesta lidstva k tomuto objevu však byla velmi dlouhá a rozhodně nebyla přímočará.
Jako u mnoha jiných vědních disciplín, i zde je třeba začít ve starověkém Řecku. Už slavný Aristoteles ve své Fyzice spojil čas s pohybem a existenci prostoru podmínil existencí tělesa, vědom si jejich principiální neoddělitelnosti. O skoro dva tisíce let později na něj navázal jeden ze zakladatelů novověké vědy, Isaac Newton. Ten pro změnu učinil z času absolutní veličinu, jejíž podstatou se však nezabýval, a v jeho rovnicích proto může čas plynout třeba i do minulosti. V souvislosti s hmotou pak Newton učinil jeden zásadní objev – gravitační sílu, dnes považovanou za jednu ze čtyř základních sil ve vesmíru. Myšlenku absolutního, a priori daného času a prostoru pak razil také Immanuel Kant a vahou takovýchto autorit udržela se tato představa až do roku 1905. Tehdy zaměstnanec patentového úřadu v Zürichu Albert Einstein přišel se svou – vpravdě revoluční – Speciální teorií relativity, kterou započala nová epocha kosmologie, fyziky a vědy vůbec.
Speciální teorie relativity v krátkosti říká, že 1) fyzikální děje v libovolné části vesmíru musejí odpovídat povaze vesmíru bez ohledu na polohu pozorovatele, 2) prohlašuje rychlost světla za konstantní, tedy neměnnou. Speciální teorie relativity nevylučovala dosavadní newtonovskou mechaniku, naopak ji včlenila do sebe. Nebrala však v úvahu působení gravitační síly – a právě o tu je rozšířena Obecná teorie relativity. Einstein ponechal platnost předchozích tvrzení a připojil k nim tzv. princip ekvivalence, vyjadřující skutečnost, že gravitační a setrvačná síla jsou stejné podstaty.
Gravitace už tu na rozdíl od Newtona nepůsobí v jednom čase stejně na více místech, šíří se totiž jako vlna. A kde že je ono propojení s ostatními kategoriemi? Einstein především začal chápat čas a prostor nikoliv jako dvě samostatné, nýbrž jako jedinou veličinu, zvanou časoprostor. Ten už není plochý, jak si to představovala eukleidovská geometrie dva a půl tisíce let, nýbrž zakřivený. Toto zakřivení je způsobeno výskytem hmotných těles v něm, které mu ostatně dodávají smysl a jaksi ho legitimizují. Tak, jak je časoprostor zakřivován, pohybují se v něm méně hmotná tělesa směrem k více hmotným, jsouce jimi „strhávána“, což je jev, který označujeme jako – gravitace! Tělesa se pak sice stále pohybují po nejkratších možných trajektoriích, které však už nevyjadřují přímky, nýbrž tzv. geodetiky.
Einsteinova tvrzení byla následně ověřena řadou experimentů, přesto však jeho teorii nelze považovat za univerzální. V takovém případě by totiž byla v souladu s teorií kvantovou, která sice také popisuje kosmos, avšak ten nejmenší možný – mikrokosmos. Rozpor mezi těmito teoriemi proto dává tušit, že na svatý grál vědy, na tzv. teorii všeho, si ještě budeme muset počkat.
Vysíláno v Planetáriu č. 45/2010, 6. – 12. listopadu.
Rubrika Historie vědy se vysílá každé druhé Planetárium v měsíci.
