Kaj je posebna relativnost?

Posebna teorija relativnosti je znanstvena teorija, ki opisuje, kako se snov premika skozi čas in prostor. Ko jo je leta 1905 prvič objavil Albert Einstein, je posebna teorija relativnosti povzročila revolucijo v fizični skupnosti in nas prisilila, da pogledamo na vesolje v novi luči. Posebna teorija relativnosti je ena najbolj potrjenih fizičnih teorij vseh časov, njene napovedi pa so bile preverjene z več kot dvajsetimi decimalnimi mesti natančno.

Dva osnovna postulata posebne relativnosti sta, da so zakoni fizike enaki ne glede na absolutno hitrost in da je hitrost svetlobe konstantna za vse opazovalce. Če ste v zaprti škatli, ki se giblje s konstantno hitrostjo, posebna teorija relativnosti napoveduje, da vam noben poskus, ki ga opravite v škatli, ne more povedati, kako hitro se škatla premika. Podobno bo hitrost svetlobe ostala enaka za opazovalca znotraj škatle, tudi če se sama škatla premika z velikim deležem svetlobne hitrosti.

Posebna teorija relativnosti opušča pojma “absolutni prostor” in “absolutni čas”, ki jih je razvil Newton. V okviru posebne teorije relativnosti ne obstaja en sam univerzalni čas; čas je za vsakega opazovalca drugačen. Prav tako ni enotnega univerzalnega merila prostora; posamezno ravnilo je lahko daljše ali krajše, odvisno od tega, kdo ga meri. Končno posebna teorija relativnosti združuje koncepta prostora in časa v eno samo štiridimenzionalno strukturo, imenovano »prostor-čas«.

V skladu s posebno relativnostjo, če se predmet giblje z veliko hitrostjo glede na vas, se zdi, da se predmet obnaša čudno. Njegova masa se bo povečala, tako da ga bo vse težje pospeševati, ko se približuje svetlobni hitrosti. Zdi se, da se skrči v smeri gibanja in postaja vse bolj popačen, ko potuje hitreje. Popačen bo tudi čas predmeta; če je na predmetu ura, bo videti, da tiktaka počasneje. Ti učinki se zgodijo vsakemu predmetu, vendar postanejo opazni šele, ko se predmeti približajo svetlobni hitrosti.

Posebna teorija relativnosti prepoveduje, da bi kateri koli predmet potoval hitreje od svetlobne hitrosti. Če se zdi, da je objekt za enega opazovalca hitrejši od svetlobne hitrosti, mora biti mogoče najti opazovalca, ki vidi, da predmet potuje nazaj v času. Ko se hitrost objekta približuje hitrosti svetlobe, se njegova masa in kinetična energija presežeta v neskončnost. Tudi informacije morda ne potujejo hitreje od svetlobe, saj bi to omogočilo pošiljanje sporočil tudi nazaj v času.