Liikumise uurimine algab taustkeha valikust – leitakse mõni teine keha või koht, mille suhtes liikumist kirjeldada. Nii pole aga alati tehtud. Kaks ja pool tuhat aastat tagasi arvas eleaatidena tuntud kildkond mõtlejaid, et liikumist pole üldse olemas. Neid võib osaliselt mõistagi. Sest kas keegi meist tunnetab, et kihutame koos maakera ja kõige temale kuuluvaga igas sekundis umbes 30 kilomeetrit, et aastaga tiir Päikesele peale teha? Eleaatide järeldused olid muidugi rajatud hoopis teistele alustele. Nende neljast apooriast on köitvalt kirjutanud mullu meie hulgast lahkunud Harri Õiglane oma raamatus "Vestlus relatiivsusteooriast". Elease meeste arutlused on küll väga põnevad, kuid tõestavad ilmekalt, et palja mõtlemisega looduses toimuvat tõepäraselt kirjeldada ei õnnestu.

   Aeg on näidanud, et ka nn. terve mõistusega ei jõua tõe täide sügavusse. Einsteini lummasid suured kiirused. Juba koolipoisina otsis ta vastust küsimusele – mis juhtuks, kui kihutaksime valgusele valguse kiirusega järele? Paarikümne aasta pärast jõudis ta sealt järelduseni, mida ütles ise välja nii: varem arvati, et ruum ja aeg jäävad alles, isegi kui kõik asjad maailmast kaovad, nüüd teame, et sel juhul ei jää alles ei ruumi ega aega.

   Just aja ja ruumi ning neis toimuvate sündmuste toimumise osas on Einstein kogu inimkonna silmaringi oluliselt avardanud. Ise pidas ta oma teooriate suurimaks väärtuseks füüsika teoreetilise baasi olulist lihtsustumist, ehkki seda mõistavad vaid vähesed õigesti hinnata. Erirelatiivsusteooria ehitas ta üles kahele postulaadile, mille tõestamine tol hetkel kuidagi võimalik polnud.

   1. Kõik inertsiaalsed taustsüsteemid on võrdväär-sed kõigi loodusnähtuste kirjeldamisel.

   2. Valguse kiirus vaakumis on ühesugune mis tahes inertsiaalses taustsüsteemis.

   Mis on inertsiaalne taustsüsteem? See on selline taustsüsteem, kus vaba keha liigub ilma kiirenduseta, jõule allutatud keha aga kiirendusega. Selliste taustsüsteemide võrdväärsust kinnitas juba kuulus Galileo Galilei aastal 1632, kuid ainult liikumiste korral. Pole ju mingit vahet, kas mängida lauatennist kalda suhtes paigalolevas või ühtlaselt liikuvas laevas. Kaldalolija jaoks võib see küll veider tegevus näida. Nimelt võib laeva ja palli kiiruste võrdsuse korral näida laeva liikumise suunas liikuv pall topeltkiirusega liikuvat, vastassuunas liikuv pall aga hoo-pis paigal seisvat (joon. 1).

   Einstein väitis intuitiivselt, et ka organismi elutegevus kulgeb taustkeha valikust sõltumatult. Seega on esimene postulaat klassikalise relatiivsusprintsiibi üldistus kõigile loodusnähtustele. Seejuures ei tohi unustada, et taustsüsteemi kuulub ka ajamõõtja, niisiis kell. See kell peab olema taustkehaga kogu aeg kaasas, et mõõta omaaega. Nimelt tuleneb teisest postulaadist, et kui kaks ruumiliselt eraldatud sündmust toimuvad ühes taustsüsteemis ühel ja samal hetkel, ei tarvitse nad mõne teise kehaga seotud taustsüsteemis olla samaaegsed. Niisamuti ei kulge aeg kõigis taustsüsteemides ühesuguselt. Sellist mõtteviisi on muidugi raske omaks võtta. Kõik see tuleneb Einsteini poolt teooria aluseks võetud teisest postulaadist. Piltlikult tähendab see, et kiirus, millega valgus möödakihutava rongi prozektorist väljub, on ühesugune nii rongi kui ülesõidukoha juures seisva auto suhtes. Sellest postulaadist järeldub nii mõndagi ebatavalist.

   Kujutame ette, et meist möödub valguse kiirusega võrreldava kiirusega kihutav rakett ja selle keskel istuv reisija süütab tiku (joon. 2). Raketi sabas ja ninas istujad näevad seda tähtsat sündmust muidugi ühel ja samal hetkel toimuvat, kuna signaal liigub mõlemani ühe ja sama kiirusega ning valgusel on läbida mõlema vaatlejani ühepikkune tee. Kõrvaltvaatajale aga tundub, et raketi ahtrini jõuab valgus kiiremini, sest signaali levimise ajal tuleb ahter signaalile vastu, raketi esiots aga vastupidi, eemaldub kohast, kus tikku tõmmati. Kuna kiirus on ühesugune, aga teepikkus erinev, kulub signaalil levimiseks erinev ajavahemik. Niisiis on juba esimestes mõttearendustes palju harjumatut. Jõudu edaspidiseks!

   MART KUURME (1949)
on Tallinna Reaalkooli füüsikaõpetaja, pedagoogikamagister.

Pildid:

• Albert Einstein
• Joon 1. Pingpongipalli liikumine erinevate vaatlejate jaoks.
• Joon 2. Kõrvaltvaataja näeb, et valgus jõuab raketi ahtrisse varem kui ninasse.