Kas ir relatīvais ātrums?

Parasti visiem ātrumiem jābūt attiecībā pret kādu inerciālu atskaites sistēmu. Jebkurš atsauces rāmis telpā, kas nepaātrina, ir vienlīdz piemērots. Zemes virsma ir labs inerciālās atskaites sistēmas tuvinājums, ja iesaistītie attālumi nav pārāk lieli. Tas ir tāpēc, ka nelieli tā laukumi šķiet plakani un nekustīgi; tas ir, šķiet, ka objekti atrodas miera stāvoklī, kad tie pārvietojas ar tādu pašu ātrumu kā zeme. Kad attālumi kļūst pārāk lieli, vairs nav jēgas norādīt ātrumus attiecībā pret zemi – Zemes rotācijas dēļ dažādas zemeslodes daļas pārvietojas dažādos virzienos.

Piemēram, tiek saprasts, ka ātrums 113 km stundā uz šosejas ir attiecībā pret “stacionāro” virsmu. Tas ir tāpēc, ka Zemes virsma griežas ap savu kodolu, un Zeme ceļo ap Sauli. Pati Saules sistēma griežas ap Piena Ceļa galaktikas centru utt. Tāpēc ātrums ir noderīgs tikai tad, ja tas ir attiecībā pret kādu atskaites rāmi. Ātruma ierobežojums uz šosejas faktiski ir relatīvs ātruma ierobežojums.

Dāņu astronoms Ole Kristensens Rēmers pirmo reizi izmērīja gaismas ātrumu 1676. gadā. Viņš salīdzināja laiku, kas pagājis, lai gaisma nobrauktu no Jupitera pavadoņa Io, kad Zeme atradās dažādos attālumos no tā. Kad Zeme atradās tālāk no Jupitera, pagāja ievērojami ilgāks laiks, līdz gaisma ieradās. Tomēr, Rēmam nezinot, gaisma nedarbojas tāpat kā parastā matērija. Gaismas un visa elektromagnētiskā starojuma ātrums ir nemainīgs neatkarīgi no tā, kurš to novēro.

1905. gadā vācu fiziķis Alberts Einšteins ierosināja teoriju, ka novērotāja kustība neietekmē gaismas ātrumu. Šis izrāviens kalpoja par pamatu speciālās relativitātes teorijai. Tā ietekme, lai gan ikdienas dzīvē parasti nav pamanāma, ir tālejoša fizikas jomā. Būtībā princips nozīmē, ka gaismas ātrums nav relatīvs ātrums iepriekšējā nozīmē. Drīzāk pats laiks ir atkarīgs no novērotāja kustības.