Kas ir īpašā relativitāte?

Divi speciālās relativitātes teorijas pamatpostulāti ir tādi, ka fizikas likumi ir vienādi neatkarīgi no absolūtā ātruma un ka gaismas ātrums ir nemainīgs visiem novērotājiem. Ja atrodaties slēgtā kastē, kas pārvietojas ar nemainīgu ātrumu, īpašā relativitāte paredz, ka neviens eksperiments, ko veicat kastē, nevar noteikt, cik ātri kaste pārvietojas. Tāpat gaismas ātrums paliks nemainīgs novērotājam kastes iekšpusē, pat ja pati kaste pārvietojas ar lielu gaismas ātruma daļu.

Speciālā relativitāte atsakās no Ņūtona izstrādātajiem jēdzieniem “absolūtā telpa” un “absolūtais laiks”. Saskaņā ar speciālo relativitāti nav tādas lietas kā vienots universāls laiks; drīzāk laiks katram novērotājam ir atšķirīgs. Nav arī viena universāla telpas mēra; viens lineāls var būt garāks vai īsāks atkarībā no tā, kurš to mēra. Visbeidzot, īpašā relativitāte apvieno telpas un laika jēdzienus vienā četrdimensiju struktūrā, ko sauc par “telpas laiku”.

Saskaņā ar īpašo relativitātes teoriju, ja objekts pārvietojas lielā ātrumā attiecībā pret jums, objekts uzvedīsies dīvaini. Tā masa palielināsies, tāpēc, tuvojoties gaismas ātrumam, paātrināties kļūst arvien grūtāk. Šķiet, ka tas sarūk savā kustības virzienā, kļūstot arvien vairāk izkropļots, jo tas pārvietojas ātrāk. Tāpat tiks izkropļots objekta laiks; ja uz objekta ir pulkstenis, šķiet, ka tas atzīmēs lēnāk. Šie efekti notiek ar katru objektu, taču tie kļūst pamanāmi tikai tad, kad objekti tuvojas gaismas ātrumam.

Speciālā relativitāte aizliedz jebkuram objektam pārvietoties ātrāk par gaismas ātrumu. Ja vienam novērotājam šķiet, ka objekts iet ātrāk par gaismas ātrumu, ir jābūt iespējai atrast novērotāju, kurš redz objektu, kas pārvietojas atpakaļ laikā. Kad objekta ātrums tuvojas gaismas ātrumam, tā masa un kinētiskā enerģija sasniedz bezgalību. Pat informācija var nepārvietoties ātrāk par gaismu, jo tas ļautu nosūtīt ziņojumus arī atpakaļ laikā.