Specialioji reliatyvumo teorija

Specialioji reliatyvumo teorija – pirmoji iš reliatyvumo teorijų, 1905 metais aprašyta Alberto Einšteino straipsnyje „Apie judančių kūnų elektrodinamiką“.
Šios teorijos pagrindinis teiginys – kad kiekvienam stebėtojui šviesos greitis vakuume yra vienodas visomis kryptimis ir nepriklauso nei nuo šaltinio, nei nuo stebėtojo judėjimo greičio. Iš to daroma išvada, kad kuo greičiau objektas juda, tuo lėčiau jam eina laikas, tuo objektas darosi sunkesnis ir jo tiesiniai matmenys, nejudančio stebėtojo atžvilgiu, darosi mažesni. Taip pat Albertas Einšteinas teigė, kad jokiais bandymais sistemos viduje negalima nustatyti skirtumo tarp rimties ir judėjimo iš inercijos būsenų.

Galiojimo sritis

Specialioji reliatyvumo teorija sugriovė iki tol buvusį visuotinai priimtiną Niutono mechanikos dėsniais pagrįstą pasaulio supratimą. Tačiau įprastinėmis aplinkybėmis Žemėje, kuomet greičiai dažnai nedideli, reliatyvistinės Niutono dėsnių pataisos paprastai yra nykstamai mažos, todėl jais galima naudotis.
Teorija vadinama specialiąja, nes joje nekreipiama dėmesio į gravitaciją. Bendroji reliatyvumo teorija papildo specialiąją reliatyvumo teoriją paaiškindama gravitaciją. Specialiąją reliatyvumo teoriją galima taikyti tik ten, kur gravitacinis potencialas žymiai mažesnis už c². Kitais atvejais taikoma tik bendroji reliatyvumo teorija.

Įrodymas

Remsimės prielaida, kad reliatyvumo teorijoje galioja judesio kiekio tvermės dėsnis. Judesio kiekis yra . Atlikime mintinį eksperimentą. Nagrinėkime dviejų vienodų rutulių, kurių rimties masės m₀ smūgį. Nagrinėkime dvi inercines atskaitos sistemas S ir S'. Stebėtojui esančiam S', atrodys, kad sistemoje S laikas eina lėčiau. . Tegul stebėtojai išmeta rutulius greičiais u. Laikykime, kad u yra pakankamai mažas greitis. Dabar pritaikykime judesio kiekio tvermės dėsnį. . Vadinasi . Kadangi rutuliai susiduria, tai jie vienu metu būna tame pačiame taške. Rutulių nueiti keliai yra vienodi ir lygūs L, nes atstumas mažėja tik judėjimo kryptimi ( kryptimi), o ne jai statmena, todėl  ir . Pasinaudoję šiomis lygtimis užrašome, kad . Taigi išeina, kad .
Skirtingai nuo masės, elektros krūvis nuo judėjimo greičio pagal šią teoriją nepriklauso.

E=mc²

Vienas labiausiai žinomų rezultatų yra energijos ir masės sąryšis E=mc². Tai reiškia, kad masė ir energija yra ekvivalenčios. Bet kokia materijos rūšis, kuri turi energijos, turi ir masę. Kartais ši formulė yra klaidingai interpretuojama, nes sakoma, kad energija gali virsti mase ir atvirkščiai. Rimties masė gali virsti kitų rūšių energija. Dažniausiai ji virsta šviesa, kurios kvantai neturi rimties masės, tačiau masę – turi.

Priežastingumo principas

Vienam stebėtojui du įvykiai gali atrodyti vykstantys vienu metu, o kitam stebėtojui vienas įvykis gali atrodyti anksčiau ar vėliau už kitą. Diagramoje įvykis A yra anksčiau už įvykį C. Įvykis C gali vykti ir anksčiau už įvykį A arba vienu metu. Tačiau A ir C jau nebegali susisiekti, nes C jau nebėra stebėtojo A šviesos kūgyje ir atvirkščiai. Taigi priežastingumo principas lieka nepažeistas, nes nei A, nei C nėra vienas kito priežastis ir pasekmė. O įvykio priežastis bus visada tame pačiame šviesos kūgyje kaip ir pats įvykis.