Hvad er relativitetsteorien?
Der er ingen "relativitetsteori" - kun to teorier, som begge lejlighedsvis falder ind under den samme betegnelse - teorien om særlig relativitet og teorien om generel relativitet. Begge blev udtænkt af den berømte fysiker Albert Einstein mellem 1905 og 1915. Begge disse teorier understøttede Newtons klassiske mekanik, som havde holdt i århundreder tidligere.
Den specielle relativitetsteori er en teori om rumtidsstrukturen, som hævder, at 1) fysikloverne er de samme for alle observatører i ensartet bevægelse i forhold til hinanden og 2) lysets hastighed i et vakuum er den samme for alle observatører, uanset deres bevægelse af lyskildens bevægelse. Dette fører til bizarre konsekvenser. Forestil dig for eksempel at bevæge dig på et tog, der går 100 mph ved siden af et andet tog, der bevæger sig i samme retning med 100 mph. Fra dit perspektiv ser toget ud til dig næsten stille ud. Men forestil dig at være i et tog, der bevæger sig med lysets hastighed, mens du er ved siden af en lysstråle. I stedet for at lysstrålen ser ud som om den forbliver stille, bevæger den sig foran dig med lysets hastighed. Lys er underligt på den måde.
Flere af konsekvenserne, der følger af den specielle relativitetsteori, er 1) tidsudvidelse (ure, der bevæger sig i nærheden af lysets hastighed, fungerer langsommere end stationære ure), 2) længdekontraktion (genstande, der bevæger sig i nærheden af lysets hastighed, ser ud til at være sammensat i bevægelsesretningen), 3) relativitet af simultanitet (ting, der ser ud til at ske samtidig med den stationære observatør A kan synes at ske på forskellige tidspunkter med at bevæge observatøren B), 4) masse-energiækvivalens (masse og energi er i det væsentlige den samme ting og transmuterbare ind i hinanden).
Den generelle relativitetsteori, der blev udtænkt et par år efter den specielle relativitetsteori, er en teori om, hvordan tyngdekraften fungerer. Det var oprindeligt baseret på ækvivalensprincippet, tanken om, at acceleration og at stå stille i et tyngdefelt med en given styrke er fysisk identiske. Da der ikke kræves nogen særlig kraft for at skabe inertielle virkninger i et accelererende objekt, foreslog Einstein, at vi skulle tænke på samme måde om tyngdekraften, gå fra den klassiske opfattelse af tyngdekraft og i stedet forestille tyngdekraften som kurver i rumtiden. Dette forklarer fænomener som hvorfor lys bøjer sig i nærvær af et tyngdefelt, selvom det mangler masse.
Den generelle relativitetsteori giver forklaringer og fremsætter forudsigelser, der ville have virket latterlige i klassisk mekanikens verdenssyn. Bortset fra lysbøjning i nærværelse af et tyngdefelt forudsiger det, at tiden går langsommere i nærvær af et tyngdekraftfelt, planetariske kredsløb prcess (ændring) på grund af drejningsmoment, der udøves af solens tyngdekraftfelt, rammerne trækker sted, hvorved massiv roterende kropper "trækker" den inertielle ramme i den omgivende rumtid rundt med det, og at universet udvider sig, i nogle tilfælde hurtigere end lysets hastighed, fordi det er selve rummet, der udvides, ikke objekter deri.
At afsløre implikationerne af disse teorier tog årtier og er stadig i dag. Einsteins teorier var så fremadrettede, at det tog årtier at teste og bekræfte dem med stor præcision. I bakspejlet blev Einsteins ideer næsten fuldstændigt valideret.