Specijalna teorija relativnosti se bazira na dva Ajnštajnova postulata:
1) Princip relativnosti važi u svim inercijalnim sistemima.
2) Brzina svetlosti ima uvek istu vrednost, bez obzira u kom sistemu se meri.
Sve je relativno
Video čas
Relativnost kretanja
Zamislite da sedite u avionu koji leti na zapad brzinom od 1112 km/h. Gledajući kroz prozor, vidite kako ispod vas prolaze Jadran, Alpi, Francuska, Španija… Jasno je da se krećete u odnosu na Zemlju. Ali, šta bi video astronaut koji posmatra Zemlju iz svemira? Iz njegove perspektive, avion miruje, a Zemlja se okreće!
Ovaj primer pokazuje suštinu relativnosti kretanja: mirovanje i ravnomerno pravolinijsko kretanje zavise od posmatrača. Ne postoji apsolutno mirovanje – sve brzine su relativne.
Princip relativnosti
Ako zatamnite prozore u avionu, sve što radite unutra odvija se isto kao da ste na površini Zemlje. Lopta će mirovati na podu, mlaz kafe će teći normalno. Nijedan eksperiment u zatvorenom sistemu ne može otkriti da li se krećete ili mirujete. Ovo je Galilejev princip relativnosti, koji kaže:
Zakoni fizike su isti u svim inercijalnim (nerotirajućim) sistemima.
Brzina svetlosti i problem etra
James Clerk Maxwell je 1864. godine pokazao vezu između električnog i magnetnog polja i izveo brzinu svetlosti:
$ c = \frac{1}{\sqrt{\mu_0 \varepsilon_0}} \approx 3 \times 10^8 \ \text{m/s} $
Ali, u odnosu na šta je ta brzina merena? Naučnici su pretpostavili da postoji etar, nevidljiva supstanca koja ispunjava svemir. Ako etar postoji, brzinu svetlosti bismo merili u odnosu na njega. Međutim, eksperimenti (Michelson-Morley) pokazali su da etar ne postoji.
Ajnštajnova revolucija
Kako pomiriti zakone elektrodinamike i princip relativnosti? Albert Ajnštajn je 1905. godine postavio dva postulata Specijalne teorije relativnosti:
- Princip relativnosti: Zakoni fizike su isti u svim inercijalnim sistemima.
- Invarijantnost brzine svetlosti: Brzina svetlosti u vakuumu je ista za sve posmatrače, bez obzira na kretanje izvora ili posmatrača.
To znači da, ma koliko brzo se krećete, uvek ćete izmeriti:
$ c = 3 \times 10^8 \ \text{m/s} $
Zašto je ovo važno?
Ova ideja promenila je fiziku zauvek. Iz nje proizilaze pojmovi kao što su dilatacija vremena, skraćenje dužine i objedinjavanje mase i energije. Sve počinje od jednostavne misli: ne postoji apsolutno mirovanje – sve je relativno.