Klassisk fysik er af den opfattelse, at enhver observatør, uanset placering, vil modtage de samme resultater i deres målinger af tid og omfang. Relativitetsprincippet siger, at observatører kan få forskellige resultater, og sådanne forvrængninger kaldes "relativistiske effekter". Når man nærmer sig lysets hastighed, bevæger den newtonske fysik sig til side.
lysets hastighed
Videnskabsmand A. Michelson, der målte lysets hastighed i 1881, indså, at disse resultater ikke ville afhænge af den hastighed, hvormed strålingskilden bevægede sig. Sammen med E. V. Morley Michelson i 1887 gennemførte endnu et eksperiment, hvorefter det blev klart for hele verden: uanset i hvilken retning målingen tages, er lysets hastighed over alt og altid den samme. Resultaterne af disse undersøgelser var i modstrid med datidens fysikideer, for hvis lys bevæger sig i et bestemt medium (ether), og planeten bevæger sig i det samme medium, kan målinger i forskellige retninger ikke være ens.
Senere blev den franske matematiker, fysiker og astronom Jules Henri Poincaré en af grundlæggerne af relativitetsteorien. Han udviklede Lorentz-teorien, ifølge hvilken den eksisterendeæteren er ubevægelig, så lysets hastighed i forhold til den afhænger ikke af kildens hastighed. I bevægelige referencerammer udføres Lorentz-transformationer, og ikke galileiske (de galilæiske transformationer, der indtil da var accepteret i Newtons mekanik). Fra nu af er galilæiske transformationer blevet et særligt tilfælde af Lorentz-transformationer, når man flytter til en anden inertiereferenceramme med lav (sammenlignet med lysets hastighed) hastighed.
Ether-afskaffelse
Den relativistiske effekt af længdekontraktion, også kaldet Lorentz-kontraktionen, er, at for iagttageren vil objekter, der bevæger sig i forhold til ham, have en kortere længde.
Albert Einstein ydede et væsentligt bidrag til relativitetsteorien. Han afskaffede fuldstændig et sådant udtryk som "ether", som indtil da var til stede i alle fysikeres ræsonnementer og beregninger, og han overførte alle begreber om rums og tids egenskaber til kinematik.
Efter offentliggørelsen af Einsteins værk stoppede Poincaré ikke kun med at skrive videnskabelige artikler om dette emne, men nævnte heller ikke navnet på sin kollega i nogen af hans værker, bortset fra det eneste tilfælde af reference til teorien om den fotoelektriske effekt. Poincare fortsatte med at diskutere æterens egenskaber og nægtede kategorisk enhver publikation af Einstein, selvom han samtidig behandlede den største videnskabsmand med respekt og endda gav ham en strålende vidnesbyrd, da administrationen af den højere polytekniske skole i Zürich ønskede at invitere Einstein at blive professor på uddannelsesinstitutionen.
Relativitet
Selv mange af dem, der er fuldstændig på kant med fysik og matematik, i det mindste generelt set, hvad relativitetsteorien er, fordi den måske er den mest berømte af videnskabelige teorier. Dens postulater ødelægger almindelige ideer om tid og rum, og selvom alle skolebørn studerer relativitetsteorien, er det ikke nok bare at kende formlerne for at forstå den i sin helhed.
Effekten af tidsudvidelse blev testet i et eksperiment med et supersonisk fly. De nøjagtige atomure om bord begyndte at falde bagud med en brøkdel af et sekund efter hjemkomsten. Hvis der er to observatører, hvoraf den ene står stille, og den anden bevæger sig med en vis hastighed i forhold til den første, vil tiden for observatøren, der holder stille, gå hurtigere, og for den bevægende genstand vil minuttet vare lidt længere. Men hvis den bevægende observatør beslutter sig for at gå tilbage og tjekke tiden, vil det vise sig, at hans ur viser lidt mindre end det første. Det vil sige, efter at have rejst en meget større afstand på skalaen af rummet, "levede" han mindre tid, mens han bevægede sig.
Relativistiske effekter i livet
Mange tror, at relativistiske effekter kun kan observeres, når lysets hastighed nås eller nærmer sig den, og det er sandt, men du kan observere dem ikke kun ved at sprede dit rumskib. På siderne i det videnskabelige tidsskrift Physical Review Letters kan du læse om svenskernes teoretiske arbejdevidenskabsmænd. De skrev, at relativistiske effekter er til stede selv i et simpelt bilbatteri. Processen er mulig på grund af den hurtige bevægelse af elektroner af blyatomer (forresten er de årsagen til det meste af spændingen i terminalerne). Dette forklarer også, hvorfor tin-baserede batterier ikke virker på trods af lighederne mellem bly og tin.
Fancy Metals
Rotationshastigheden for elektroner i atomer er ret lav, så relativitetsteorien virker simpelthen ikke, men der er nogle undtagelser. Bevæger man sig længere og længere hen ad det periodiske system, bliver det tydeligt, at der er en del grundstoffer, der er tungere end bly i det. En stor masse af kerner balanceres ved at øge elektronernes hastighed, og den kan endda nærme sig lysets hastighed.
Hvis vi betragter dette aspekt fra siden af relativitetsteorien, bliver det klart, at elektroner i dette tilfælde skal have en enorm masse. Dette er den eneste måde at bevare vinkelmomentet på, men kredsløbet vil krympe langs radius, og dette er faktisk observeret i tungmetalatomer, men kredsløbene af "langsomme" elektroner ændrer sig ikke. Denne relativistiske effekt observeres i atomerne af nogle metaller i s-orbitaler, som har en regelmæssig, sfærisk symmetrisk form. Det menes, at det er et resultat af relativitetsteorien, at kviksølv har en flydende aggregeringstilstand ved stuetemperatur.
Space travel
Objekter i rummet er fra hinandenover store afstande, og selv når man bevæger sig med lysets hastighed, vil det tage meget lang tid at overvinde dem. For eksempel vil det tage fire år at nå Alpha Centauri, den nærmeste stjerne på os, et rumfartøj med lysets hastighed, og at nå vores nabogalakse, den store magellanske sky, vil det tage 160.000 år.
Det er stadig muligt at flyve til Alpha Centauri og tilbage, fordi det kun vil tage otte år, og for skibets indbyggere, som mærker effekten af tidsudvidelse, vil denne periode være meget mindre, men efter vender tilbage fra en tur til en nabogalakse, vil astronauter opdage, at der i deres hjemland er gået tre hundrede og tyve tusind år på planeten, og den menneskelige civilisation kan være ophørt med at eksistere for længe siden. Således giver relativistiske effekter folk mulighed for at rejse gennem tiden. Dette betragtes som et af hovedproblemerne ved udforskning af rummet, for hvad er meningen med at erobre det ydre rum, hvis der ikke er nogen vej tilbage?
Andre aktiviteter
Udover den berømte tidsudvidelse er der også den relativistiske Doppler-effekt, ifølge hvilken, hvis kilden til bølger begynder at bevæge sig, så vil bølgerne, der forplanter sig mod denne bevægelse, blive opfattet af observatøren som "komprimerede", og mod fjernelse af bølgelængden vil blive øget.
Dette fænomen er typisk for alle bølger, så det kan observeres i eksemplet med lyd i hverdagen. Reduktionen af en lydbølge opfattes af det menneskelige øre som en stigning i tonen. Så,når signalet fra et tog eller en bil høres langvejs fra, er det lavere, og hvis toget passerer forbi observatøren, mens det afgiver en lyd, vil dets højde være højere i det øjeblik, det nærmer sig, men så snart objekterne udligner og toget begynder at bevæge sig væk, vil tonen blive kraftigt lavere og videre vil fortsætte på lavere toner.
Disse relativistiske effekter skyldes den klassiske analogi af ændringen i frekvens, når modtageren og kilden bevæger sig, samt relativistisk tidsudvidelse.
Om magnetisme
Moderne fysikere diskuterer blandt andet i stigende grad magnetfeltet som en relativistisk effekt. Ifølge denne fortolkning er magnetfeltet ikke en uafhængig fysisk materiel enhed, det er ikke engang en af manifestationerne af det elektromagnetiske felt. Det magnetiske felt set fra relativitetsteoriens synspunkt er blot en proces, der sker i rummet omkring punktladninger på grund af overførslen af et elektrisk felt.
Fortalere for denne teori mener, at hvis C (lysets hastighed i vakuum) var uendelig, så ville udbredelsen af interaktioner i hastighed også være ubegrænset, og som et resultat kunne der ikke opstå nogen manifestationer af magnetisme.
