Postulates:
1. Fysiklagarna är desamma för alla observatörer i enhetlig rörelse. Detta innebär att oavsett observatörs ständiga hastighet kommer fysikens lagar alltid att vara sanna.
2. Ljushastigheten i ett vakuum (c) är densamma för alla tröghetsobservatörer, oavsett ljuskällans rörelse. Detta innebär att ljusets hastighet är en universell konstant.
Matematiska konsekvenser:
Från dessa postulater härledde Einstein flera djupa konsekvenser, som uttrycks matematiskt:
* Tidsutvidgning: Tidsintervall verkar vara olika för observatörer i relativ rörelse. Detta innebär att tiden bromsar för ett objekt som rör sig med en hög hastighet i förhållande till en stationär observatör. Matematiskt:
* T '=T / √ (1 - V² / C²)
* Var:
* t 'är tidsintervallet mätt av den rörliga observatören
* t är tidsintervallet mätt av den stationära observatören
* v är den relativa hastigheten mellan observatörerna
* C är ljusets hastighet
* Längdkontraktion: Längden på ett objekt verkar vara kortare för en observatör i relativ rörelse. Matematiskt:
* L '=l √ (1 - V²/C²)
* Var:
* L 'är den längd som mäts av den rörliga observatören
* L är den längd som mäts av den stationära observatören
* v är den relativa hastigheten mellan observatörerna
* C är ljusets hastighet
* relativistisk massa: Massan på ett objekt ökar när hastigheten närmar sig ljusets hastighet. Matematiskt:
* M '=M / √ (1 - V² / C²)
* Var:
* m 'är den relativistiska massan
* m är resten massa
* v är objektets hastighet
* C är ljusets hastighet
* Massenergi Ekvivalens: Energi och massa är likvärdiga, vilket innebär att de kan omvandlas till varandra. Detta uttrycks berömt av ekvationen E =mc², där E är energi, m är massa och c är ljusets hastighet.
* Lorentz Transformations: Dessa är en uppsättning ekvationer som beskriver hur rymdtidskoordinater förvandlas mellan tröghetsramar i relativ rörelse.
Uttryck genom fysik:
Utöver de matematiska uttrycken uttrycks också speciell relativitet genom fysiska begrepp och observationer:
* Relativistisk Doppler -effekt: Frekvensen av ljusförändringar på grund av den relativa rörelsen mellan källan och observatören. Denna effekt används i astronomi för att mäta hastigheten på avlägsna föremål.
* tvillingparadox: Detta tankeexperiment undersöker konsekvenserna av tidsutvidgning för två tvillingar, varav en reser med hög hastighet.
* partikelfysik: Särskild relativitet är grundläggande för vår förståelse av partikelfysik och beteendet hos partiklar som rör sig med höga hastigheter.
Sammantaget är speciell relativitet en teori som i grunden förändrade vår förståelse för rymd, tid och tyngdkraft. Det uttrycks genom postulater, matematiska ekvationer och fysiska observationer, vilket ger en ram för att förstå universum i hastigheter som närmar sig ljusets hastighet.
