Co je zvláštní relativita?

Speciální relativita je vědecká teorie popisující, jak se hmota pohybuje v čase a prostoru. Když byla poprvé publikována v roce 1905 Albertem Einsteinem, speciální relativita způsobila revoluci ve fyzikální komunitě a přinutila nás podívat se na vesmír v novém světle. Speciální relativita je jednou z nejuznávanějších fyzikálních teorií všech dob a její předpovědi byly ověřeny na více než dvacet desetinných míst přesnosti.

Dva základní postuláty speciální relativity jsou, že fyzikální zákony jsou stejné bez ohledu na absolutní rychlost a že rychlost světla je pro všechny pozorovatele konstantní. Pokud jste v uzavřené krabici, která se pohybuje konstantní rychlostí, předpovídá speciální relativita, že žádný experiment, který v krabici provedete, nedokáže říct, jak rychle se krabička pohybuje. Stejně tak rychlost světla zůstane stejná pro pozorovatele uvnitř krabice, i když se samotná schránka pohybuje velkou částí rychlosti světla.

Speciální relativita opouští pojmy „absolutní prostor“ a „absolutní čas“ vyvinuté Newtonem. Pod zvláštní relativitou neexistuje nic jako jediný univerzální čas; spíš čas pro každého pozorovatele je jiný. Neexistuje ani jediné univerzální měřítko prostoru; jediné pravítko může být delší nebo kratší v závislosti na tom, kdo ho měří. Konečně speciální relativita sjednocuje koncepty prostoru a času do jediné čtyřrozměrné struktury zvané „spacetime“.

Podle speciální relativity, pokud se objekt pohybuje relativně rychle vůči vám, bude se zdát, že se chová podivně. Jeho hmotnost se bude zvyšovat, takže bude stále těžší a těžší zrychlit, když se blíží rychlosti světla. Zdá se, že se zmenšuje ve svém směru pohybu, čím dál rychleji se zhoršuje. Čas objektu se také zkreslí; pokud jsou na objektu hodiny, bude se jevit pomaleji. K těmto efektům dochází u každého objektu, ale znatelné jsou teprve tehdy, když se objekty přiblíží rychlosti světla.

Speciální relativita zakazuje jakémukoli objektu cestovat rychleji než rychlost světla. Pokud se zdá, že objekt jede rychleji, než je rychlost pro jednoho pozorovatele, musí být možné najít pozorovatele, který vidí, jak se objekt v čase pohybuje zpět. Jak se rychlost objektu blíží rychlosti světla, jeho hmota a kinetická energie jdou do nekonečna. I informace nemusí cestovat rychleji než světlo, protože by to také umožnilo posílat zprávy zpět v čase.