Den spesielle relativitetsteorien

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi

Den spesielle relativitetsteorien ble fremsatt av Albert Einstein, i 1905, i artikkelen «Zur Elektrodynamik bewegter Körper». Denne teorien var en modifikasjon av klassisk mekanikk, og førte blant annet til en radikal endring av den Newtonske oppfatningen om absolutt tid og rom. Navnet spesiell kommer av at teorien bare gjelder i inertialsystem. Einstein utvidet senere teorien til å gjelde alle referansesystem i den såkalte generelle relativitetsteorien.

[rediger] Postulatene

Den spesielle relativitetsteorien er en konsekvens av to postulater. Det første postulatet dreier seg om invariansen til fysikkens lover (relativitetsprinsippet):

Fysikkens lover er de samme i alle inertialsystem.

Det andre postulatet dreier seg om lysets hastgihet i vakuum og er støttet av eksperiment (blant annet det velkjente eksperimentet av Michelson og Morley):

Lyshastigheten er den samme i alle inertialsystem, og er uavhengig av observatørens bevegelse.

En konsekvens av dette er at for to observatører, hvor den ene beveger seg med hastighet nær lyset, vil begge observere at en lysstråle sendt ut av begge observatørene beveger seg med samme hastighet.

[rediger] Konsekvenser

Den spesielle relativitetsteorien byr på mange konsekvenser som synes å stride mot dagligdagse erfaringer og "sunn fornuft". De følger likevel helt logisk fra teorien, og det må sies at det er vår "sunne" fornuft som kommer til kort, ikke teorien.

[rediger] Samtidighet

En hendelse i relativitetsteorien angis ved både posisjonskoordinater og en tidskoordinat. For hendelser som skjer samtidig er tidskoordinaten den samme. I relativitetsteorien er har to hendelser ikke nødvendigvis samme tidskoordinat for to ulike observatører som beveger seg i forhold til hverandre. Samtidighet avhenger av observatøren og er dermed relativ.

[rediger] Tidsdilatasjon

Tidsdilatasjon dreier seg om relativiteten til tidsintervall. Anta at to hendelser forekommer med samme posisjonskoordinat men ulik tidskoordinat. For en observatør i et referansesystem ro i forhold til posisjonskoordinaten (hvilesystemet) kaller vi tidsintervallet $Δ t 0$ . For en observatør som befinner seg i et referansesystem som beveger seg med en hastighet $v$ i forhold til hvilesystemet vil tidsintervallet være gitt ved

$\ \Delta t = \frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}\Delta t_0 = \gamma \Delta t_0$

hvor $c$ er lyshastigheten i vakuum. Siden $γ$ alltid er større enn 1, vil tidsintervall observert på klokker som beveger seg alltid være større enn tidsintervall observert på klokker i ro - tiden går saktere observert på klokker i bevegelse.

[rediger] Lengdekontraksjon

Lengdekontraksjon dreier seg om relativiteten til posisjonsintervall. Anta at et posisjonsintervall (altså en lengde) måles av en observatør i ro i forhold til denne lengden som $l 0$ . For en observatør som beveger seg med en hastighet $v$ i forhold til denne lengden vil avstanden være gitt ved

$\ l = \sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}l_0 = \frac{l_0}{\gamma}$

Siden $γ$ alltid er større enn 1 vil avstander som beveger seg være kortere enn i ro - avstander i bevegende referansesystem er kortere enn i hvilesystem.

[rediger] Litteratur

Young, Hugh D.; Freedman, Roger A.: 'Sears and Zemansky‘s University Physics with Morden Physics.' 11. utg. Addison Wesley. (2004.) ISBN 0-321-20469-7