Teoria relativitatii restranse

Cea de-a patra lucrare importantă publicată de Einstein în 1905, “Asupra electrodinamicii corpurilor în mişcare”, conţinea ceea ce avea să fie cunoscută mai târziu ca Teoria relativităţii restrânse, una dintre cele mai celebre contribuţii ale sale, în care demonstrează că teoretic nu este posibil să se decidă dacă două evenimente care se petrec în locuri diferite, au loc în acelaşi moment sau nu. Ideile de bază au fost formulate de Einstein încă de când avea 16 ani (deci cu 10 ani în urmă).

Încă de la Newton, filozofii naturali (denumirea sub care erau cunoscuţi fizicienii şi chimiştii) încercaseră să înţeleagă natura materiei şi a radiaţiei, precum şi felul în care interacţionau într-o imagine unificata a lumii. Ideea că legile mecanicii sunt fundamentale era cunoscută drept concepţia mecanicistă asupra lumii, în timp ce ideea că legile electricităţii sunt fundamentale era cunoscută drept concepţia electromagnetică asupra lumii. Totuşi, nici una dintre idei nu era capabilă să ofere o explicaţie coerentă asupra felului cum radiaţia (de exemplu lumina) şi materia interactionează atunci când sunt văzute din sisteme de referinţă inerţiale diferite, adică interacţiile sunt urmărite simultan de un observator în repaus şi un observator care se mişcă cu o viteză constantă.

În primavara anului 1905, după ce a reflectat la aceste probleme timp de 10 ani, Einstein şi-a dat seama ca esenţa problemei constă nu într-o teorie a materiei, ci într-o teorie a măsurării. Esenţa acestei teorii speciale a relativităţii era constatarea că toate măsurătorile timpului şi spaţiului depind de judecăţi asupra simultaneităţii a două evenimente diferite. Aceasta l-a condus la dezvoltarea unei teorii bazate pe două postulate:

* Principiul relativităţii, care afirmă că legile fizicii sunt aceleaşi în toate sistemele de referinţă inerţiale
* Principiul invariabilităţii vitezei luminii, care arată că viteza luminii în vid este o constantă universală.

Numai viteza luminii este constantă în orice sistem de referinţă, lucru preconizat şi de teoria lui Maxwell. Tot aici apare pentru prima data celebra sa formulă:

. (Echivalenţa masă-energie)

Această ecuaţie exprimă cantitate imensă de energie ascunsă într-un corp şi care poate fi eliberată atât în procesul de fisiune cât şi în cel de fuziune nucleară, procese care stau la baza funcţionării bombei atomice.

Iată câteva din consecinţele relativităţii restrânse:[18]

* Contracţia Lorentz sau contracţia lungimilor însoţită de dilatarea timpului: Micşorarea aparentă a dimensiunilor obiectelor care se deplasează faţă de observator cu viteze relativiste.
* Efectul Doppler: În astronomie, constă în micşorarea frecvenţei (deplasarea spre roşu) radiaţiei emise de corpurile cereşti îndepărtate ca urmare a expansiunii Universului.

* Aberaţia luminii: Imaginea unui obiect în mişcare (cu viteză apropiată de cea a luminii) apare comprimată asemeni unui con cu vârful indicând sensul deplasării
* Masa nu mai este constantă şi nici timpul nu se mai scurge cu aceeaşi viteză, mai ales la viteze foarte mari.

Teoria relativităţii restrânse aduce o explicaţie clară celebrului experiment Michelson-Morley (1887) putând fi considerat chiar o generalizare a rezultatelor acestuia.

Einstein a fost primul care a unit mecanica clasică cu electrodinamica lui Maxwell. Elaborând teoria relativităţii restrânse, Einstein a spart tiparele unor concepţii geniale, clădite cu peste două secole în urmă, de către Isaac Newton în a sa Philosophiae naturalis principia mathematica (1686), dovedind o intuiţie şi un curaj exemplar. Prin aceasta a fost capabil să ofere o descriere consistentă şi corectă a evenimentelor fizice din diverse sisteme de referinţă inerţiale fără a face presupuneri speciale cu privire la natura materiei sau a radiaţiei, sau a felului cum ele interacţionează.