Co to jest szczególna teoria względności?

Szczególna teoria względności to teoria naukowa opisująca ruch materii w czasie i przestrzeni. Kiedy po raz pierwszy został opublikowany w 1905 roku przez Alberta Einsteina, szczególna teoria względności spowodowała rewolucję w społeczności fizyków i sprawiła, że ​​spojrzeliśmy na wszechświat w nowym świetle. Szczególna teoria względności jest jedną z najbardziej potwierdzonych teorii fizyki wszechczasów, a jej przewidywania zostały zweryfikowane z dokładnością do ponad dwudziestu miejsc dziesiętnych.

Dwa podstawowe postulaty szczególnej teorii względności są takie, że prawa fizyki są takie same niezależnie od prędkości bezwzględnej i że prędkość światła jest stała dla wszystkich obserwatorów. Jeśli znajdujesz się w zamkniętej skrzyni poruszającej się ze stałą prędkością, specjalna teoria względności przewiduje, że żaden eksperyment, który wykonasz w skrzyni, nie powie ci, jak szybko się porusza. Podobnie prędkość światła pozostanie taka sama dla obserwatora wewnątrz skrzynki, nawet jeśli samo pudełko porusza się z dużą częścią prędkości światła.

Szczególna teoria względności porzuca pojęcia „przestrzeni absolutnej” i „czasu absolutnego” wypracowane przez Newtona. W szczególnej teorii względności nie ma czegoś takiego jak jeden czas uniwersalny; czas jest inny dla każdego obserwatora. Nie ma też jednej uniwersalnej miary przestrzeni; pojedyncza linijka może być dłuższa lub krótsza w zależności od tego, kto ją mierzy. Wreszcie, specjalna teoria względności łączy koncepcje przestrzeni i czasu w jedną czterowymiarową strukturę zwaną „czasoprzestrzenią”.

Zgodnie ze szczególną teorią względności, jeśli obiekt porusza się z dużą prędkością względem ciebie, będzie on wyglądał dziwnie. Jego masa wzrośnie, tak że będzie coraz trudniej przyspieszać w miarę zbliżania się do prędkości światła. Wydaje się, że kurczy się w kierunku ruchu, staje się coraz bardziej zniekształcony, gdy porusza się szybciej. Czas obiektu również ulegnie zniekształceniu; jeśli na obiekcie znajduje się zegar, będzie on wydawał się wolniej tykać. Efekty te dotyczą każdego obiektu, ale stają się zauważalne dopiero wtedy, gdy obiekty zbliżają się do prędkości światła.

Specjalna teoria względności zabrania poruszania się jakichkolwiek przedmiotów z prędkością większą niż prędkość światła. Jeśli obiekt wydaje się poruszać szybciej niż prędkość światła dla jednego obserwatora, musi istnieć możliwość znalezienia obserwatora, który widzi obiekt poruszający się wstecz. Gdy prędkość obiektu zbliża się do prędkości światła, jego masa i energia kinetyczna dochodzą do nieskończoności. Nawet informacje nie mogą podróżować szybciej niż światło, ponieważ pozwoliłoby to również na wysłanie wiadomości wstecz.