Ve fyzice, jaký je princip relativity?

Princip relativity si myslí, že fyzikální zákony budou fungovat stejným způsobem v podobných podmínkách, bez ohledu na umístění nebo rychlost pozorovatele. Princip relativity by neměl být zaměňován s teoriemi obecné nebo speciální relativity, ačkoli tyto teorie používají princip jako svůj základ. Tyto teorie byly vyvinuty ve 20. století; princip relativity byl pochopen mnohem dříve a ilustrován Galileem na slavném příkladu známém jako „Galileova loď“. Einsteinovo použití principu relativity ke světlu vedlo k jeho průkopnickým teoriím relativity.

Po celá staletí byla věda omezována Ptolemaiovým modelem vesmíru, ve kterém věřilo, že všechny hvězdy a planetární těla obíhají na Zemi. Copernicus si v 1500s uvědomil, že slunce je pravděpodobnější ústřední těleso, ale toto přesvědčení bylo oponováno náboženskými a vědeckými autoritami. Tvrdili, že kdyby byla Země v pohybu, vytvořilo by to účinky, které by lidé mohli pozorovat. Například objekt, který spadl z budovy, by přistál někde na západ od budovy, protože planeta rotovala na východ během doby, kdy objekt padal.

Galileo, psát v 1632, vyvrátil tento argument s výmluvným myšlenkovým experimentem “Galileo loď.” V tomto příkladu, lidé cestovat hladkým mořem na rychlé lodi by nebyli schopní poznat jestliže loď byla v pohybu nebo v klidu jestliže oni byli uzavřený v kabině bez oken. Jakékoli předměty v kabině, včetně létajícího hmyzu, ryb v misce a hozené koule, by se pohybovaly stejně bez ohledu na vnější pohyb lodi. Jinými slovy, jejich pohyb by byl relativní k jejich prostředí, ne k vnějším faktorům. Stejný princip platí i pro Zemi, a proto lidé nejsou sraženi silou rotace planety.

Sir Isaac Newton, pracující později v témže století, použil princip relativity na jiná planetární těla a mechaniku pohybu obecně. To mu pomohlo vytvořit si vlastní teorie, které se staly základem pro mnoho moderní vědy. V průběhu staletí byl vývoj vědy obecně pryč od uklidňující myšlenky, že existuje nějaký stabilní, neměnný referenční bod, ze kterého lze měřit všechny věci. Místo toho věda opakovaně prokázala, že neexistuje žádný „pevný“ referenční bod; všechno musí být měřeno jako relativní k něčemu jinému.

I na počátku 20. století mnoho vědců věřilo, že prostor byl naplněn stabilním médiem zvaným „éter“. Einstein a další vědci si však uvědomili, že princip relativity se vztahuje na všechny zákony fyziky, což vede k slavným teoriím relativity. Podstatou těchto teorií je, že hmota, energie, čas a dokonce i samotný prostor nejsou konstanty, ale mohou se měnit ve správných podmínkách. Einstein si uvědomil, že rychlost světla je jedinou univerzální konstantou, kterou lze použít k měření a potvrzení těchto teorií. Klasický model Galileovy lodi byl někdy aplikován na kosmické lodě, aby ilustroval princip, ve kterém lze pohyb objektu v prostoru měřit pouze ve vztahu k jiným objektům.