Klasična fizika smatra da će svaki promatrač, bez obzira na lokaciju, dobiti iste rezultate u svojim mjerenjima vremena i opsega. Načelo relativnosti kaže da promatrači mogu dobiti različite rezultate, a takva izobličenja nazivaju se "relativističkim efektima". Kad se približi brzini svjetlosti, Newtonova fizika se pomiče u stranu.
Brzina svjetlosti
Znanstvenik A. Michelson, koji je izmjerio brzinu svjetlosti 1881. godine, shvatio je da ovi rezultati neće ovisiti o brzini kojom se kretao izvor zračenja. Zajedno s E. V. Morley Michelson je 1887. proveo još jedan eksperiment, nakon čega je cijelom svijetu postalo jasno: bez obzira u kojem smjeru se mjerenje vrši, brzina svjetlosti je svugdje i uvijek ista. Rezultati ovih istraživanja bili su suprotni idejama fizike tog vremena, jer ako se svjetlost kreće u određenom mediju (eteru), a planet se kreće u istom mediju, mjerenja u različitim smjerovima ne mogu biti ista.
Kasnije je francuski matematičar, fizičar i astronom Jules Henri Poincaré postao jedan od utemeljitelja teorije relativnosti. Razvio je Lorentzovu teoriju, prema kojoj postojećaeter je nepomičan, pa brzina svjetlosti u odnosu na njega ne ovisi o brzini izvora. U pokretnim referentnim okvirima izvode se Lorentzove transformacije, a ne Galilejeve (do tada prihvaćene Galilejeve transformacije u Newtonovoj mehanici). Od sada su Galilejeve transformacije postale poseban slučaj Lorentzove transformacije, kada se premješta u drugi inercijski referentni okvir malom (u usporedbi sa brzinom svjetlosti) brzinom.
Ukidanje etera
Relativistički učinak kontrakcije duljine, također nazvan Lorentzovom kontrakcijom, je da će za promatrača objekti koji se kreću u odnosu na njega imati kraću duljinu.
Albert Einstein dao je značajan doprinos teoriji relativnosti. U potpunosti je ukinuo pojam kao što je "eter", koji je do tada bio prisutan u razmišljanjima i proračunima svih fizičara, a sve pojmove o svojstvima prostora i vremena prenio je na kinematiku..
Nakon objavljivanja Einsteinovog rada, Poincaré ne samo da je prestao pisati znanstvene radove na ovu temu, nego ni u jednom svom djelu nije spomenuo ime svog kolege, osim u jedinom slučaju pozivanja na teoriju fotoelektrični efekt. Poincare je nastavio raspravljati o svojstvima etera, kategorički negirajući bilo kakve Einsteinove objave, iako se u isto vrijeme prema najvećem znanstveniku odnosio s poštovanjem i čak mu je dao briljantno svjedočanstvo kada je uprava Visoke politehničke škole u Zürichu htjela pozvati Einsteina postati profesor na obrazovnoj ustanovi.
Relativnost
Čak i mnogi od onih koji su potpuno u suprotnosti s fizikom i matematikom, barem općenito, što je teorija relativnosti, jer je to možda najpoznatija znanstvena teorija. Njegovi postulati uništavaju uobičajene ideje o vremenu i prostoru, a iako svi školarci proučavaju teoriju relativnosti, nije dovoljno samo poznavati formule da bi je razumjeli u cijelosti.
Učinak dilatacije vremena testiran je u eksperimentu sa nadzvučnim zrakoplovom. Točni atomski satovi na brodu počeli su zaostajati za djelić sekunde nakon povratka. Ako postoje dva promatrača, od kojih jedan miruje, a drugi se kreće nekom brzinom u odnosu na prvog, vrijeme za promatrača koji miruje će teći brže, a za objekt koji se kreće, minuta će trajati malo više. Međutim, ako se promatrač u pokretu odluči vratiti i provjeriti vrijeme, ispostavit će se da njegov sat pokazuje nešto manje od prvog. Odnosno, prešavši mnogo veću udaljenost na skali prostora, "živio" je manje vremena dok se kreće.
Relativistički učinci u životu
Mnogi vjeruju da se relativistički učinci mogu promatrati samo kada se brzina svjetlosti postigne ili joj se približi, i to je istina, ali ih možete promatrati ne samo raspršivanjem svemirskog broda. Na stranicama znanstvenog časopisa Physical Review Letters možete čitati o teorijskom radu švedskogznanstvenici. Napisali su da su relativistički učinci prisutni čak i u jednostavnom automobilskom akumulatoru. Proces je moguć zbog brzog kretanja elektrona atoma olova (usput, oni su uzrok većine napona u stezaljkama). To također objašnjava zašto, unatoč sličnosti između olova i kositra, kositrene baterije ne rade.
Fancy Metals
Brzina rotacije elektrona u atomima je prilično mala, tako da teorija relativnosti jednostavno ne funkcionira, ali postoje neke iznimke. Ako se krećete dalje i dalje duž periodnog sustava, postaje jasno da u njemu ima dosta elemenata težih od olova. Velika masa jezgri je uravnotežena povećanjem brzine elektrona, a može se čak i približiti brzini svjetlosti.
Ako ovaj aspekt razmotrimo sa strane teorije relativnosti, postaje jasno da elektroni u ovom slučaju moraju imati ogromnu masu. To je jedini način da se očuva kutni moment, ali će se orbitala skupljati po radijusu, i to se doista opaža kod atoma teških metala, ali se orbitale "sporih" elektrona ne mijenjaju. Ovaj relativistički učinak opaža se u atomima nekih metala u s-orbitalama, koje imaju pravilan, sferno simetričan oblik. Vjeruje se da je kao rezultat teorije relativnosti da živa ima tekuće agregacijsko stanje na sobnoj temperaturi.
Putovanje u svemir
Objekti u svemiru su jedan od drugogna golemim udaljenostima, pa čak i kada se kreću brzinom svjetlosti, trebat će jako dugo da ih se prevlada. Na primjer, da stigne do Alfe Centauri, nama najbliže zvijezde, letjelici brzine svjetlosti trebat će četiri godine, a da stigne do naše susjedne galaksije, Velikog Magellanovog oblaka, trebat će 160 000 godina.
Još je moguće letjeti do Alpha Centauri i natrag, jer će za to trebati samo osam godina, a za stanovnike broda, koji osjete učinak dilatacije vremena, taj će period biti mnogo kraći, ali nakon vraćajući se s putovanja u susjednu galaksiju, astronauti će otkriti da je u njihovoj rodnoj planeti prošlo tristo dvadeset tisuća godina na planeti, a ljudska civilizacija je možda odavno prestala postojati. Dakle, relativistički učinci omogućuju ljudima da putuju kroz vrijeme. To se smatra jednim od glavnih problema istraživanja svemira, jer koja je svrha osvajanja svemira ako nema načina za povratak?
Ostale aktivnosti
Pored poznate vremenske dilatacije, postoji i relativistički Dopplerov efekt, prema kojem, ako se izvor valova počne kretati, tada će valove koji se šire prema tom kretanju promatrač percipirati kao "komprimirane", a prema uklanjanju valna duljina će se povećati.
Ova pojava je tipična za sve valove, pa se može promatrati na primjeru zvuka u svakodnevnom životu. Smanjenje zvučnog vala ljudsko uho percipira kao povećanje tona. Tako,kada se izdaleka čuje signal vlaka ili automobila, on je niži, a ako vlak prođe pored promatrača, ispuštajući zvuk, tada će njegova visina biti veća u trenutku približavanja, ali čim se objekti izjednače i vlak se počne udaljavati, ton će naglo postati niži i dalje će se nastaviti nižim notama.
Ovi relativistički efekti su posljedica klasičnog analoga promjene frekvencije kada se prijemnik i izvor pomiču, kao i relativističke vremenske dilatacije.
O magnetizmu
Između ostalog, moderni fizičari sve više raspravljaju o magnetskom polju kao relativističkom učinku. Prema ovom tumačenju, magnetsko polje nije samostalan fizički materijalni entitet, čak nije ni jedna od manifestacija elektromagnetskog polja. Magnetno polje sa stajališta teorije relativnosti samo je proces koji se događa u prostoru oko točkastih naboja zbog prijenosa električnog polja.
Zagovornici ove teorije vjeruju da kada bi C (brzina svjetlosti u vakuumu) bila beskonačna, onda bi širenje interakcija u brzini također bilo neograničeno, i kao rezultat toga, ne bi se mogle pojaviti nikakve manifestacije magnetizma.
