Σχετικότητα

Η θεωρία της σχετικότητας ή απλά σχετικότητα αναφέρεται σε τρεις θεωρίες:

• στην αρχή της σχετικότητας του Γαλιλαίου.
• στην γενική και ειδική θεωρία της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν.

Ειδική σχετικότητα

Αρχείο:Albert Einstein 1979 USSR Stamp.jpg

$E=mc^{2}$

Η ειδική σχετικότητα είναι μια θεωρία της δομής του χωροχρόνου, την οποία εισήγαγε ο Άλμπερτ Άινσταϊν το 1905. Βασίζεται σε δύο αξιώματα τα οποία είναι αντίθετα με την κλασική μηχανική:

1. Οι νόμοι της φυσικής είναι οι ίδιοι για όλους τους παρατηρητές που βρίσκονται σε αδρανειακό σύστημα αναφοράς (αρχή σχετικότητας του Γαλιλαίου).
2. Η ταχύτητα του φωτός στο κενό είναι ίδια για όλους τους παρατηρητές, ανεξαρτήτως της σχετικής τους κίνησης ή της κίνησης της πηγής του φωτός.

Η θεωρία έχει ορισμένες συνέπειες. Κάποιες από αυτές είναι οι εξής:

• Διαστολή χρόνου: Τα κινούμενα ρολόγια γυρνάνε διαφορετικά από ένα στάσιμο ρολόι ενός παρατηρητή (σύμφωνα με την οποία προκύπτει το παράδοξο των διδύμων).
• Συστολή του μήκους: Τα αντικείμενα παρατηρούνται να μικραίνουν στην κατεύθυνση που κινούνται σε σχέση με τον παρατηρητή.
• Σχετικότητα της ταυτοχρονικότητας: Δύο γεγονότα που φαίνονται να συμβαίνουν ταυτόχρονα σε έναν παρατηρητή Α, δε θα συμβαίνουν ταυτόχρονα για έναν παρατηρητή Β, εάν ο Β κινείται σε σχέση με τον Α.
• Ισοδυναμία μάζας-ενέργειας: Από τη σχέση E = mc², η ενέργεια και η μάζα είναι ισοδύναμες.

Αυτές οι συνέπειες περιγράφονται από τους μετασχηματισμούς του Λόρεντζ.

Με βάση τη θεωρία της σχετικότητας εισάγεται και η έννοια της μάζας ηρεμίας. Σύμφωνα με την γενική θεωρία της σχετικότητας η αδράνεια ενός κινούμενου σώματος αυξάνεται καθώς αυξάνεται η ταχύτητά του. Μάζα ηρεμίας λοιπόν είναι η μάζα του σώματος όταν αυτό είναι ακίνητο.

Γενική σχετικότητα

Η γενική σχετικότητα είναι μια θεωρία βαρύτητας που αναπτύχθηκε από τον Άινσταϊν την περίοδο 1907 - 1915.

Η ανάπτυξη της γενικής σχετικότητας ξεκίνησε με την αρχή της ισοδυναμίας, σύμφωνα με την οποία οι καταστάσεις επιταχυνόμενης κίνησης και ηρεμίας σε ένα βαρυτικό πεδίο (για παράδειγμα πάνω στην επιφάνεια της Γης) είναι ταυτόσημες. Το αποτέλεσμα της ιδέας αυτής είναι ότι η ελεύθερη πτώση είναι αδρανειακή κίνηση σε μη ευκλείδειο χώρο: Με άλλα λόγια, ένα αντικείμενο σε ελεύθερη πτώση, πέφτει επειδή αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο τα αντικείμενα κινούνται όταν δεν ασκείται πάνω τους δύναμη, αντί να πέφτει λόγω της δύναμης της βαρύτητας, όπως συμβαίνει στην κλασική μηχανική. Αυτό είναι ασύμβατο με την κλασική μηχανική και την ειδική σχετικότητα, επειδή σε αυτές τις θεωρίες αντικείμενα που κινούνται αδρανειακά δε μπορούν να επιταχύνουν το ένα σε σχέση με το άλλο, αλλά αντικείμενα σε ελεύθερη πτώση κάνουν ακριβώς αυτό. Για να λυθεί η δυσκολία, ο Άινσταϊν πρότεινε αρχικά πως ο χωροχρόνος είναι καμπυλωμένος. Το 1915 ανακοίνωσε τις πεδιακές εξισώσεις Άινσταϊν, οι οποίες συσχετίζουν την καμπύλωση του χωροχρόνου σε σχέση με τη μάζα, την ενέργεια και την ορμή μέσα σε αυτόν.

Σύμφωνα με τη γενική θεωρία της σχετικότητας:

• Ο χρόνος περνά διαφορετικά σε χαμηλότερα βαρυτικά δυναμικά. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται βαρυτική διαστολή του χρόνου.
• Οι τροχιές μεταβάλλονται με τρόπο μη αναμενόμενο από τη θεωρία του Νεύτωνα για τη βαρύτητα.
• Ακόμα και οι ακτίνες του φωτός (όπου τα φωτόνια δεν έχουν μάζα) αλλάζουν πορεία παρουσία ενός βαρυτικού πεδίου.
• Ερμηνεύει η διαστολή του Σύμπαντος, και τα μακρινά μέρη του απομακρύνονται από εμάς σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός. Αυτό δεν αντιτίθεται στην ειδική σχετικότητα, καθώς είναι το ίδιο το Σύμπαν το οποίο διαστέλλεται.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• ««Η σχετικότητα του Αϊνστάιν μετρήσιμη στην καθημερινή ζωή»». Ιστότοπος In.gr. Newsroom ΔΟΛ. 27 Σεπτεμβρίου 2010. 

Προτεινόμενη βιβλιογραφία

• Geiger, M., «Ἡ φιλοσοφικὴ σημασία τῆς θεωρίας τῆς σχετικότητος » , Ἐπιφυλλίδες, 1, 3 (1926), σσ. 3-64