12.1 Relativitetsteori

Ibland, när man ligger i sängen, just när man håller på att somna, känns det som om man plötsligt börjar falla, med sängen, rummet, huset. Man faller. Man griper, flaxar och vaknar. Åhhh, bara en dröm. Lättnad! Sängen står stadigt på golvet, och huset på sin grund. Stjärnbilderna hänger orörliga över horisonten ... eller gör de det? Nej, de rör sig långsamt i förhållande till horisonten … och solen och planeterna dessutom i förhållande till stjärnhimlen. Det är för att jorden faller fritt i en spinnande bana runt solen. \(30 \text{ km}\) per sekund, ett varv på ett år. \(110 \ 000\) kilometer i timmen. Så vi faller verkligen! Tillsammans med jorden, utan att det känns. Det syns bara för den som betraktar stjärnhimlen. Därför fungerar det för det mesta utmärkt att använda jorden som vårt referenssystem. När vi säger att vi cyklar i \(20 \text{ km/h}\) så är det alltså relativt jorden — och det behöver vi inte säga.

De flesta av oss har hört att vi lever i ett heliocentriskt universum, en värld med solen i centrum och planeterna i koncentriska cirkelbanor med olika radier. Merkurius, Venus, Tellus (jorden), Mars ...

12.1 Planeterna i vårt solsystem.

Med solen som vårt referenssystem är det en bra modell. Men är det riktigt sant? Är det verkligen helt sant att solen befinner sig i vila i centrum, omgiven av sina drabanter, planeterna, var och en i sin cirkel bana? Nej, egentligen inte. Banorna är elliptiska, sett från solen, dessutom faller också solen. Den faller fritt i det samlade gravitationsfältet från Vintergatan, vår hemgalax. Med Vintergatans centrum som referens system faller solen med \(230 \text{ km}\) per sekund i en bana runt galaxens centrum. Ett galaxår, det vill säga ett helt varv runt Vintergatans centrum, tar ungefär \(230\) miljoner år. En galaktisk minut blir ungefär \(450\) jordiska år. Nu trillar väl ingen baklänges av överraskning när de får höra att även Vintergatan faller tillsammans med sina galaxgrannar i den så kallade Lokala galaxhopen i det samlade gravitations fältet från galaxerna i universum. Vintergatan faller med en fart av \(400 \text{ km}\) per sekund, relativt bakgrunden av galaxhopar. Märker du det? Inte alls.

12.2 Solen faller tillsammans med sina drabanter genom Vinter gatan.

Denna totala frånvaro av "fartvind" eller fasta punkter gör att man kan undra om det är vi som faller genom rymden eller om det är rymden som faller genom oss? Vad är egentligen rymden när man tar bort alla partiklar, eller mellan alla partiklar? Är inte det frågor som kan få hjärnan i spinn när man ligger i sin fallande säng och försöker somna?

Men finns det då inte en enda punkt som är i vila? En punkt där vi kan "spika fast" vårt koordinatsystem? Så att vi får ett koordinatsystem som alla andra hastigheter kan relateras till. Nej, ett sådant referenssystem verkar det inte finnas i universum. Alla referenssystem är relativa.