DjupsomYta

Jag skall inte skriva för mycket om det här, men Einstein gick ut med två teorier; den speciella relativitetsteorin och den allmänna relativitetsteorin. Einstein lyfte fram rörelsernas relativitet till en fundamental grundsats. Han argumenterade för att rörelse bara är meningsfull om den är en sådan jämfört med något. Det är egentligen en ganska självklar iakttagelse som vi alla kan göra dagligen. Om vi sitter på ett tåg är vi ju i allmänhet ovetande om med vilken hastighet vi far fram – om vi inte tittar ut genom fönstret och jämför med vad vi ser. Står vi stilla och ett tåg intill vårt börjar röra sig är det enkelt att dra slutsatsen att vårt eget tåg har startat. Men vi får en hisnande grop i magen när perspektivet förändras och man inser att det nog ändå är det egna tåget som trots allt står still.

Poängen med det ovanstående resonemanget är att ingenting ter sig annorlunda i ens närvaro bara för att tåget rör sig. Alla naturlagar är lika och, det viktigaste av allt, inte ens ljusfarten förändras. Ljushastigheten blir genom det resonemanget den enda hastighet som är absolut och oberoende av hur den mäts. Konsekvenserna blir långtgående vad gäller hur vi uppfattar tid och rum. Newton påstod innan att tid och rum är absoluta. Det fanns ett universellt NU för alla samtidigt. För de flesta människor är detta fortfarande den härskande uppfattningen om tid även om man har svårt att riktigt veta vad tid är finns det vissa egenskaper vi vill ge tiden och inte ta ifrån den. Samtidsbegreppet är det mest rotade av dessa egenskaper. Vi finner det naturligt att tala om att någonting händer precis NU, både här och på andra sidan jorden eller galaxen. Samtidigt. Einstein visade oss, för ett sekel sedan, att sanningen är en annan. I utgångspunkt med relativiteten och med antaganden om den opåverkbara ljushastigheten kunde han argumentera för att rummet och tiden inte är väsenskilda storheter. Tillsammans i den eviga rumtiden bildar de i stället en enhet där det förflutna och framtiden existerar på samma gång. Vad som är tid och vad som är rum beror på vem man frågar. Och detta gäller också vad man menar med NU.

Vi tänker oss nu att klockan är placerad i ett rymdskepp som rusar förbi oss med otroligt hög fart, hur uppfattar vi då klockans gång? Vi tänker oss speglarna placerade ovanför varandra och att rymdskeppet är på väg, säg, höger. Låt oss följa ljusstrålen på dess väg från den nedre till den övre, då det precis låtit ”tick” och det skall strax låta ”tack”. Vägen blir förstås mycket längre nu eftersom ljusstrålen måste försöka hinna ifatt den undflyende spegeln ovan. Men Einsteins första grundsats var ju att ljuset rör till synes rör sig lika fort även om klockan rör sig. Det måste alltså ta längre tid för ljusstrålen att gå den längre vägen mellan speglarna. Med andra ord: längre tid mellan ”tick” och ”tack” och klockan tycks gå långsammare. Så enkelt är det men läs gärna stycket en till gång. Nu, genom vår tids moderna teknologi, bevisa denna teori. Det finns flera exempel, men att använda atomur-klockor i samband med väldigt snabba farkoster är en metod.

Den allmänna relativitetsteorin förutspår svarta hål. Svarta hål är den mest extrema platsen i universum, och jag kan skriva flera sidor kring dessa skräckinjagande fenomen, men jag håller mig till Einstein. Hur kunde denna man, för hundra år sedan, förutspå svarta hål? Einstein formade under denna tid (några år efter upptäckten med den speciella relativitetsteorin) ett nytt antagande: "Tiden rör sig långsammare, ju närmre ett tungt föremål man är." Märkligt? Ja. jag försöker förklara. Låt oss anta att vi åker pulka. Om vi åker nära ett stort föremål, låt oss säga en stor sten, så försöker vi ju svänga. När vi svänger åker vi ju långsammare. Eller hur? Vi viker av från vår raka bana och det tar därmed längre tid för oss att nå slutet av backen. Ljuset gör samma sak nära ett tungt föremål. Man talar om att Ljuset kröker sig. Men Einsteins första grundsats var ju att ljuset går lika snabbt, oavsett vem som än observerar. Hur går det då ihop? Svaret är att tiden går långsammare! Denna teori gav upphov till den så kallade rumstiden, och den allmänna relativiteroin anses vara den mest komplexa av de två relativitetsteorierna. Rumstiden går att jämföra med en gigantisk studsmatta. En studsmatta utan gränser och kanter. Denna studsmatta motsvarar universum. När du trycker ned någonting tungt kommer studsmattan så klart att gå nedåt. Eller hur? Tänk dig då att denna studsmatta är oändlig och därmed inte påverkas av att du trycker på ett ställe och sen ett till. Vi kan då tänka oss en oändlig studsmatta med planeter, solar och andra himlakroppar på den. Ju tyngre himlakropp, desto mer går ju mattan ned. Den spricker aldrig, men du går ju djupare ned, ju tyngre du är. Ljuset är då något som konstant passerar alla dessa himlakroppar. Ljuset färdas ned i dessa hål och måste så klart ta sig upp igen. Ju större hål, desto längre tid tar det. Eller hur? Den här effekten märks av att det krävs en viss hastighet för att komma från Jordens gravitation. Det krävs exempelvis 5 km/sekunden för att komma härifrån. Från solen krävs det 200 km per sekund. Denna skillnad gör ingen märkbar skillnad i tid. Men låt oss utforska mer exotiska platser, såsom neutronstjärnor. Där är skillnaden märkbar. Det går cirka fem sekunder långsammare per timme. Fortfarande inte imponerad? Det mest extrema exemplet är Svarta hål. Där går inte bara tiden långsammare, där stannar tiden. Tänk dig mattan igen. Om du trycker ned ett föremål med oändlig massa, då blir ju även "gropen" oändligt djup. Ljuset som går ned där kommer aldrig upp igen. Man skulle kunna kalla Svarta hål för gropar, eller avgrunder i den eviga rumstiden. Om du faller ned i denna avgrund, kommer du aldrig, någonsin upp igen, oavsett hur snabbt du färdas - inte ens om du färdas lika snabbt som ljuset. Tyngden skapar ett tillräckligt djupt hål och det tar oändligt lång tid att komma upp därifrån. Eller snarare, tiden stannar. Svarta hål - en avgrund i rumstiden.

Det här är två teorier som Einstein uppställde för cirka hundra år sedan, och man kan bara beundra honom för det. Jag kommer skriva mer om just dessa två teorier senare, och då framförallt om Svarta hål.

**