Hvad er princippet om relativitet i fysik?

Relativitetsprincippet hævder, at fysikloverne fungerer på samme måde under lignende forhold, uanset en observatørs placering eller hastighed. Relativitetsprincippet bør ikke forveksles med teorierne om generel eller særlig relativitet, selvom disse teorier bruger princippet som deres basis. Disse teorier blev udviklet i det 20. århundrede; relativitetsprincippet blev forstået meget tidligere og illustreret af Galileo i et berømt eksempel kendt som "Galileos skib." Einsteins anvendelse af relativitetsprincippet på lys førte til hans banebrydende relativitetsteorier.

I århundreder blev videnskaben begrænset af den Ptolemaiske model af universet, hvor alle stjerner og planetariske organer blev antaget at kredsede om Jorden. Copernicus indså i 1500-tallet, at solen var et mere sandsynligt centralt organ, men denne tro blev modsat af religiøse og videnskabelige myndigheder. De argumenterede for, at hvis Jorden var i bevægelse, ville dette skabe effekter, som mennesker kunne observere. For eksempel vil en genstand, der faldt fra en bygning, lande et eller andet sted vest for bygningen, fordi planeten havde roteret østover i det tidsrum, hvor genstanden faldt.

Galileo, der skrev i 1632, tilbageviste dette argument med det veltalende tankeeksperiment "Galileos skib." I dette eksempel kunne folk, der rejser glat sø på et hurtigt skib, ikke kunne fortælle, om skibet var i bevægelse eller i hvile, hvis de var lukket i en vindue uden kabine. Alle genstande i kabinen, inklusive flyvende insekter, fisk i en skål og en kastet kugle, ville bevæge sig det samme, uanset hvad skibets ydre bevægelse var. Med andre ord, deres bevægelse ville være i forhold til deres miljø, ikke til eksterne faktorer. Det samme princip gælder for Jorden, og det er grunden til, at folk ikke bliver slået over af styrken til planetens rotation.

Sir Isaac Newton, der arbejdede senere det samme århundrede, anvendte relativitetsprincippet på andre planetariske organer og bevægelsesmekanikken generelt. Dette hjalp ham med at danne sine egne teorier, som blev grundlaget for meget af moderne videnskab. Gennem århundreder har videnskabens udvikling generelt været væk fra den trøstende idé, at der er et stabilt, uforanderligt referencepunkt, hvorfra alle ting kan måles. I stedet har videnskab gentagne gange bevist, at der ikke er noget ”fast” referencepunkt; alt skal måles i forhold til noget andet.

Selv i begyndelsen af ​​det 20. århundrede troede mange forskere, at rummet var fyldt med et stabilt medium kaldet ”aether.” Einstein og andre videnskabsmænd indså imidlertid, at relativitetsprincippet gjaldt alle fysikens love, hvilket førte til berømte relativitetsteorier. Essensen af ​​disse teorier er, at materie, energi, tid og endda rum i sig selv ikke er konstanter, men kan ændre sig under de rigtige forhold. Lysets hastighed, indså Einstein, var den eneste universelle konstant, der kunne bruges til at måle og bekræfte disse teorier. Den klassiske model af Galileos skib er undertiden blevet anvendt til rumskibe for at illustrere princippet, hvor bevægelsen af ​​et objekt i rummet kun kan måles i forhold til andre objekter.