Wszystko, co nalezy wiedziec o teorii wzglednosci
Niewiele osób wie, ze pod tym powszechnym pojeciem kryja sie tak naprawde dwie teorie. Oto one.
Szczególna teoria wzglednosci
Szczególna teoria wzglednosci to teoria fizyczna, której podstawy okreslil Alberta Einsteina w 1905 roku, zmienila podstawy postrzegania czasu i przestrzeni opisane wczesniej w newtonowskiej mechanice klasycznej, tak aby mozna bylo usunac trudnosci interpretacyjne i sprzecznosci pojawiajace sie na styku mechaniki (zwanej obecnie klasyczna) i elektromagnetyzmu po ogloszeniu przez Jamesa Clerka Maxwella teorii elektromagnetyzmu.
W 1916 roku Albert Einstein opublikowal ogólna teorie wzglednosci, bedaca rozszerzeniem teorii szczególnej o opis zjawisk zachodzacych w obecnosci pola grawitacyjnego.
Ogólna teoria wzglednosci
Ogólna teoria wzglednosci jest popularna nazwa dla teorii grawitacji. Zgodnie z ogólna teoria wzglednosci, sila grawitacji wynika z lokalnej geometrii czasoprzestrzeni. Co prawda teorie te sformulowal Einstein, jednak jej podstawy znajdujemy juz w aksjomatach geometrii euklidesowej i zwiazanymi z nimi trwajacymi przez wieki wysilkami, majacymi na celu udowodnienie piatego postulatu Euklidesa, mówiacego, ze dwie linie równolegle pozostaja równoodlegle. János Bolyai, a takze Carl Gauss, pokazali, ze aksjomat ten nie zawsze jest prawdziwy. Ogólnie geometria nieeuklidesowa zostala rozwinieta przez ucznia Gaussa, Bernharda Riemanna, ale nieeuklidesowa geometria czasoprzestrzeni stala sie znana szerzej dopiero po tym, jak Einstein opracowal szczególna teorie wzglednosci.
Gauss pokazal, ze geometria przestrzeni nie musi byc euklidesowa. Pokazemy to na przykladzie. Zalózmy, ze matematyk trzyma pret, a znajdujacy sie od niego w pewnej odleglosci fizyk mierzy dlugosc preta przy pomocy triangulacji opartej na geometrii euklidesowej. Wynik pomiaru nie musi byc ten sam, jak w przypadku, gdy matematyk dostarczy pret fizykowi, a ten dokona bezposredniego pomiaru preta. Oczywiscie dla preta róznica miedzy wynikami jest niezauwazalna, jednak istnieja równowazne pomiary, w przypadku których mozna bezposrednio wykryc, ze geometria czasoprzestrzeni jest nieeuklidesowa; przykladem jest doswiadczenie Pounda-Rebki (1959), w którym wykryto zmiane dlugosci fali swiatla pochodzacego od zródla kobaltowego, wznoszacego sie przeciwko sile grawitacji na wysokosc 22,5 metra, w szybie znajdujacym sie w Jefferson Physical Laboratory na Harvardzie. Takze zegary atomowe w satelitach GPS krazacych wokól Ziemi musza uwzgledniac poprawke zwiazana z efektami grawitacji.
Podstawowa idea teorii wzglednosci jest to, ze nie mozemy mówic o wielkosciach fizycznych takich jak predkosc czy przyspieszenie, nie okreslajac wczesniej ukladu odniesienia, oraz ze uklad odniesienia definiuje sie poprzez wybór pewnego ciala fizycznego, z którym jest on zwiazany. Oznacza to, ze wszelki ruch okresla sie i mierzy wzgledem innych cial fizycznych.