12 Relativitetsteori och standardmodell: 12.1 Relativitetsteori
Samtidighet
Konsekvenser av att ljusets hastighet i vakuum är konstant
Einsteins förklaring till att ljusets hastighet i vakuum är konstant krävde ingen eter med märkliga egenskaper. Dessutom hade Einsteins förklaring konsekvenser som gick att kontrollera. Först tar vi en titt på begreppet samtidighet.
Samtidighet
Om man utgår från Einsteins första postulat, att ljushastigheten är densamma för alla observatörer, så måste man förändra en del invanda föreställningar, som den om ett absolut rum och en absolut tid som tickar lika fort för alla. Vi tänker oss (oftast?) att ett visst ögonblick existerar överallt samtidigt, för alla observatörer, men det är inte möjligt i Einsteins universum.
I Einsteins universum är det möjligt att något som sker samtidigt för en observatör inte sker samtidigt för en annan observatör. På den här tiden var tåg det snabbaste transportmedlet, så Einstein föreställde sig ett tåg som gick med en hastighet nära ljusfarten. Låt oss se närmare på Einsteins tåg.
Ett tåg rör sig i förhållande till banvallen åt höger med farten \(v\). En person på tåget har placerat en lampa exakt i mitten av en vagn. Tänk dig nu att lampan blinkar till precis när den passerar en observatör på banvallen.
Sett från tåget: Eftersom lampan står i mitten av vagnen och ljuset går lika långa sträckor bakåt och framåt med farten \(c\), detekteras ljuset samtidigt i vagnens båda ändar.
Sett från banvallen: Under tiden som ljusstrålen är på väg genom vagnen med farten \(c\), rör sig den främre väggen bort från ljusstrålen med farten \(v\), och den bakre väggen rör sig mot ljusstrålen med farten \(v\). Det betyder att ljuset först detekteras vid den bakre väggen som det möter och därefter vid den främre väggen som det jagar ifatt.
Slutsats: Två händelser som är samtidiga för en observatör, är inte nödvändigtvis samtidiga för en annan observatör som är i rörelse i förhållande till den förste. Ingen observatör kan hävda att just hon är i vila och den/de andra är i rörelse.
Beträffande två händelser på olika platser som är samtidiga för en observatör, kan man alltid tänka sig en annan observatör som befinner sig i rörelse i förhållande till den förste och för vilken händelserna inte är samtidiga.
Två händelser som sker samtidigt på samma plats är däremot samtidiga för alla observatörer. Annars hade vi fått äkta paradoxer, eller motsägelser. Både observatören på tåget och observatören på banvallen är överens om att ljuspulserna startade samtidigt från mitten av vagnen.
