How fast are you moving right now? That seems like an easy question. The first tempting answer is, "I'm not moving." Upon further reflection, you realize that maybe the Earth's motion counts. So, a second tempting answer is, "19 miles/second around the Sun." But then you recall learning that the Sun moves around the center of the Milky Way galaxy, and the Milky Way moves within the Local Group of galaxies, and the Local Group moves within the Virgo Cluster, and the Virgo Cluster moves within... "How fast are you moving?" is not an easy question. When Mission Control tells astronauts how fast they're going, there's always an assumed standard of rest. At the start of the voyage, speeds are given relative to the launchpad. But later, when the launchpad is just one more arbritrary place down there on Earth's spinning surface, speeds are given relative to the idealized, non-spinning pinpoint center of Earth. On their way to the Moon, Apollo astronauts had a hard time answering the question, "How fast are you moving?" Speed away from Earth was one thing, and speed toward the Moon was quite another. That's because the Earth and the Moon move relative to one another. Ah, of course! Speed is a relative quantity. When Captain Kirk ask Lieutenant Sulu if the Starship Enterprise has reached a speed of warp 7, Sulu should reply, "Relative to what, Captain?" Such a sassy reply may get subordinate Starfleet officers in trouble, but it is the only good answer to the question, "How fast are you moving?" This is basic relatively talking. Not fancy Einsteinian relativity, but good old fashioned (and still correct) Galilean relativity. Galileo seems to have been the first person to realize that there is no such thing as an absolute speed. Speeds are relative. This means that speeds only have meaning when they are referred to a reference frame. Presumably that reference frame is itself at rest. But then we have to ask again, "At rest relative to what?" Because even the concept of rest has lost any hint of absolute meaning. Speed is relative, and rest is relative. Earth's speed is 19 miles/second relative to the Sun. The Enterprise's speed is warp 7 relative to the center of the Milky Way galaxy. Your speed is zero relative to your easy chair. But depending on where you sit, it is hundreds of miles/hour relative to Earth's center. When we furrow a brow and ask, "But how fast is Earth really moving?" we imagine Spaceship Earth plowing through the ocean of space as it orbits the Sun. But space is not an ocean. It has no substance as water does. Space is not a thing; space is nothing. Space is no thing. You can move between two points in space, say between Earth and Mars, but you can't move through space. There's nothing to move through. It's like trying to say how much a hole weighs. A hole weighs exactly nothing because a hole is nothing. It's a void, and so is space. To move relative to nothing is meaningless. The concepts of speed and of rest have only relative meaning. They are absolutely meaningless. They mean something only with respect to arbitrarily chosen, artificial frames of reference. If, someday, you are buckled into your spaceship, and you see from the side window, say, a space station whizz by at constant speed, there is no way to know which of you is really moving. Neither of you is really moving because there is no deep reality about constant speed. Constant speed in a straight line has only relative meaning, a kind of relative reality. Does this mean that all motion is relative? No! Some motions have only relative meaning, but some motions have absolute meaning, are absolutely real. For example, constant speed is relative, but change in speed is absolute. Calling something absolute in science means that arbitrary standards are not used in its measurement. It is unambiguously measurable. When your spaceship fires its engines, your change in speed is beyond doubt. You feel it in your stomach, and your ship's sensors can measure it. Outside your window, the passing space station may seem to be changing speed, but the beings inside the station will not feel it. And no sensors can measure it. You are really changing speed, and they are really are not. There's something absolutely real about changes in speed. The same goes for rotation. If your spaceship is spinning, you can feel it, and your ship's sensors can measure it. The space station outside may seem to be going around you, but it is you who feels queasy, not the folks in the space station. You are really spinning, and they really are not. There's something absolutely real about rotation. So, some motions are relative, and some are not. There is no deep reality about constant speed, but changes in speed are deeply real, and so are rotations. We have to be thoughtful in our analysis of everyday experience in order to identify what is deeply real. Since we can be fooled by perceptions as basic as speed, maybe every perception deserves careful scrutiny. This is what inspired Einstein to his incredible insights about the speed of light and forward time travel. Knowing how to identify what is deeply real is tough and important work. If a police officer ever pulls you over for speeding and asks, "Do you know how fast you were going?" an insightful, though perhaps unwise, reply would be, "Relative to what?" And then, as you sit in the backseat of the police car and feel it accelerate toward jail, you can add, "But some things are absolute!"
Cât de repede te miști în acest moment? Pare o întrebare ușoară. Primul răspuns tentant e: nu mă mișc. După un timp, realizezi că poate mișcarea Pământului e importantă. Astfel, poate un alt răspuns tentant e: „30 de km/secundă în jurul Soarelui.” Dar apoi îți aduci aminte că Soarele se rotește în jurul centrului Căii Lactee, iar Calea Lactee se mișcă în cadrul Grupului Local de galaxii, iar Grupul Local în cadrul Roiului Fecioarei, iar Roiul Fecioarei se mișcă... „Cât de repede te miști?” nu e o întrebare ușoară. Când Centrul de Control al Misiunii le transmite astronauților viteza, se raportează mereu la o stare de repaus. La începutul călătoriei, vitezele sunt în raport cu rampa de lansare. Dar mai târziu, când rampa e doar un alt punct de pe suprafața Pământului, viteza e măsurată în raport cu un punct ideal în repaus din centrul Pământului. În drumul lor spre Lună, astronauții misiunii Apollo au avut dificultăți în a afla cât de repede se deplasau. Viteza în raport cu Pământul era una, iar viteza în raport cu Luna era alta. Asta deoarece Pământul și Luna se mișcă unul față de altul. Desigur! Viteza e o variabilă relativă. Atunci când căpitanul Kirk îl întreabă pe locotenentul Sulu dacă nava Enterprise a atins de 7 ori viteza luminii, Sulu ar fi trebuit să răspundă: „În raport cu ce, căpitane?” Un astfel de răspuns ar fi putut pune ofițerii de pe Starfleet în mari probleme, dar e singurul răspuns bun la întrebarea: „Cât de repede te deplasezi?” Aceasta e relativitatea de bază. Nu relativitate complicată einsteniană, ci relativitate galileană veche și încă corectă. Galileo a fost prima persoană care și-a dat seama că nu există o viteză absolută. Vitezele sunt relative. Asta înseamnă că vitezele au înțeles doar când sunt raportate la un punct de referință. Poate acel punct e tot acel obiect în repaus. Dar apoi trebuie să ne întrebăm din nou: „În repaus în raport cu ce?” Pentru că și conceptul de repaus și-a pierdut orice înțeles absolut. Viteza e relativă, la fel și starea de repaus. Viteza Pământului e 30 km/secundă în raport cu Soarele. Viteza navei Enterprise era de 7 ori viteza luminii în raport cu centrul Căii Lactee. Viteza ta e zero față de scaunul tău. Dar în funcție de locul în care ești, e de sute de km/oră în raport cu centrul Pământului. Dar dacă mergem mai departe și întrebăm: „Dar cât de repede se mișcă de fapt Pământul?” ne imaginăm naveta Pământ navigând în oceanul spațiului în timp ce orbitează Soarele. Dar spațiul nu e un ocean. Nu are substanță, precum are apa. Spațiul nu e ceva; spațiul e nimic. Spațiul e lipsa materiei. Te poți deplasa între două puncte din spațiu, să spunem Pământ și Marte, dar nu te poți deplasa prin spațiu. Nu există nimic prin care să te deplasezi. E ca și cum ai spune cât cântărește o gaură. O gaură cântărește exact nimic, deoarece o gaură e nimic. E o absență, la fel și spațiul. Să te miști în raport cu nimic nu are niciun înțeles. Conceptele de viteză și de repaus au doar un înțeles relativ. Sunt în mod absolut fără sens. Au un înțeles doar când sunt raportate la un punct de referință arbitrar și artificial. Dacă într-o zi ești în naveta ta spațială, și vezi pe fereastră, să spunem, o stație spațială ce se deplasează cu o viteză constantă, nu ai de unde să știi cine se mișcă de fapt. Niciunul dintre voi nu se mișcă, deoarece nu există un sens absolut al vitezei constante. Viteza constantă în linie dreaptă are doar un înțeles relativ, e un fel de realitate relativă. Înseamnă că toate mișcările sunt relative? Nu. Unele au doar înțeles relativ, dar altele au înțeles absolut, sunt absolut reale. De exemplu, viteza constantă e relativă, dar schimbarea vitezei e absolută. Să numești ceva absolut în mod științific, înseamnă că nu sunt folosite valori arbitrare în măsurarea sa. E fără îndoială măsurabil. Când naveta ta își aprinde motoarele, modificarea vitezei tale e fără echivoc. O simți în stomac, iar senzorii navetei o pot măsura. Pe fereastră, stația spațială poate părea că își schimbă viteza, dar cei de pe stație nu simt asta, și niciun senzor nu poate măsura asta. Tu îți schimbi de fapt viteza, iar ei nu o fac. E ceva absolut real în schimbarea vitezei. Același lucru se aplică și mișcării de rotație. Dacă naveta ta se rotește, poți simți asta, iar senzorii navetei o pot măsura. Stația spațială de afară poate părea că se rotește, dar tu ești cel căruia îi este rău, nu cei din stația spațială. Tu te rotești de fapt, iar ei nu se rotesc. E ceva absolut real în mișcarea de rotație. Deci, unele mișcări sunt relative, iar altele nu sunt. Nu există ceva absolut în vitezele constante, dar schimbările vitezei sunt foarte reale, la fel și mișcarea de rotație. Trebuie să fim mai atenți în analiza experiențelor noastre zilnice pentru a înțelege ce e cu adevărat real. Din moment ce putem fi păcăliți de percepții de bază ca viteza, poate că fiecare percepție merită o analiză mai profundă. Asta l-a inspirat pe Einstein să facă incredibilele descoperiri despre viteza luminii și călătoria în timp. Să știi cum să identifici ce e cu adevărat real e dificil și e foarte important. Dacă un polițist te oprește vreodată pentru depășirea vitezei legale și întreabă: „Știți cu ce viteză mergeați?” și voi răspundeți inteligent, deși neinspirat: „În raport cu ce?” Și apoi, în timp ce stai pe bancheta din spate a mașinii de poliție și o simți accelerând spre închisoare, poți adăuga: „Dar unele lucruri sunt absolute!”