Теорията на относителността на Айнщайн е най- известната теория във физиката, но е малко разбрана. По принцип, теорията на относителността се отнася до два различни елемента на една и съща теория: общата теория на относителността и специалната теория на относителността. Специалната теория на относителността е въведена първа, а по-късно се счита за специален случай на по-цялостната теория на общата теория на относителността.
Концепция на теорията на относителността
Специалната теория на относителността на Айнщайн локализира поведението на обекти в инерциални отправни системи, обикновено от значение само при скорости, много близки до скоростта на светлината.
Лоренцовите трансформации – представляват трансформационни уравнения, използвани за изчисляване на координатните промени по специалната теория на относителността
Общата теория на относителността на Айнщайн е по-цялостната теория, която третира гравитацията като геометричен феномен на крива на координатната система на пространство-времето. Най-общо казано гравитацията не е сила, а изкривяване на континиума пространство-време, т.е. колкото един обект има по-голяма маса той толкова повече изкривява пространството и „привлича” по-малките обекти попаднали в зоната на изкривяването.
Изкривяване на пространство-времето от планетата Земя
Основни принципи на относителността
Какво е относителност?
Класическата теория на относителността (определена първоначално от Галилео Галилей и усъвършенствана от сър Исак Нютон) включва простото трансформиране между движещ се обект и наблюдател в друга инерционна референтна рамка. Ако се разхождате в движещ се влак, и някой неподвижен от земята наблюдател ви гледа, вашата скорост ще бъде относителна спрямо него и той ще я възприеме като сума от вашата скорост плюс скоростта на влака. Например вие вървите във влака със скорост от 10 км/ч, докато самият влак се движи със скорост 100 км/ч, т.е. вие ще възприемете само скоростта на ходенето си (10км/ч), но за неподвижния наблюдател от земята вие се движите не с 10, а със 110км/ч (скоростта на вашата походка плюс скоростта на влака). Според тази теория представата ни за време е относителна. Колкото по-бързо се движи един обект, толкова повече времето се забавя!! (това е било установено експериментално с пътнически самолети)
Проблемът с това е, че за светлината се е смятало(в по-голямата част от 19 век), че се движи като вълна през универсалното вещество, известно като етер, което се е считало за отделна референтна рамка (подобно на влака в горния пример ). Известният експеримент Майкълсън-Морли обаче, не успява да засече движението на Земята спрямо етера и никой не може да обясни защо. Нещо не е било наред с класическото тълкуване на относителността, когато се прилага към светлината …. Този опит доказва, че на практика етер не съществува.
