Suhteellisuusperiaate

Suhteellisuusperiaate on fysikaalinen periaate, jonka mukaan fysiikan lait ovat samat kaikissa inertiaalijärjestelmissä eli tasaisessa liikkeessä olevissa koordinaatistoissa, toisin sanoen tasaisessa liikkeessä oleville havaitsijoille. Periaatteen mukaan millään kokeella ei voida osoittaa, onko havaitsija levossa vai tasaisessa liikkeessä.

Suhteellisuusperiaate tunnettiin mekaniikan ilmiöitä koskevana jo klassisessa fysiikassa. Sähkömagneettisten ja optisten ilmiöiden osalta asia oli kuitenkin toisin. Klassisen fysiikan mukaan esimerkiksi kaksi levossa olevaa sähkövarausta vaikuttavat toisiinsa vain sähköstaattisilla voimilla, mutta liikkeessä olevat lisäksi sähkömagneettisilla voimilla, vaikka molemmat liikkuisivat samalla nopeudella samaan suuntaan. Lisäksi valon oletettiin liikkuvan eetterissä vakionopeudella kaikkiin suuntiin, mutta tästä katsottiin seuraavan, että jos havaitsija on liikkeessä, hänen suhteensa valo etenee eri suuntiin eri nopeudella.

Albert Einstein oletti kuitenkin erityisessä suhteellisuusteoriassaan, että suhteellisuusperiaate koskee myös sähkömagneetismin ja optiikan lakeja. Se muodostaa toisen olennaisen postulaatin, josta Einstein johti teoriansa teoreemat. Suhteellisuusperiaatteen mukaan fysiikan lait ovat kaikkialla samanlaiset paikasta tai nopeudesta huolimatta. Ei ole olemassa mitään absoluuttista nopeutta tai asiaa, jonka suhteen liike voitaisiin laskea. Niinpä liike on aina suhteessa johonkin. Erityisesti valon nopeus on vakio myös liikkuvien koordinaatistojen suhteen.  Tämä on kuitenkin mahdollista vain, jos aika ei ole sama kaikille, toisin kuin oli aikaisemmin oletettu.

Esimerkki 
Kuvitellaan esimerkiksi juna, jonka sisällä on täysin eristetty laboratorio ikkunattomassa vaununosastossa. Juna kulkee niin tasaisilla raiteilla, ettei sisällä tunnu tärinää, ja raiteet kulkevat suoraan niin, että sisällä ei voi tuntea kääntymisestä aiheutuvia voimia.  Jo klassisesta fysiikasta seuraa, ettei tällöin voida mekaanisten ilmiöiden avulla suoranaisesti havaita junan liikettä. Jos sen sijaan juna on kiihtyvässä liikkeessä, se voidaan kyllä havaita; siitä aiheutuvat hitausvoimat voivat esimerkiksi saada pöydällä olevat kevyet esineet liikahtamaan pöydän suhteen. Klassisen fysiikan mukaan junan tasainen liikekin olisi silti periaatteessa osoitettavissa esimerkiksi mittaamalla sen sisällä tarkasti valon nopeus eri suuntiin, mutta suhteellisuusteorian mukaan se ei käy päinsä edes siten.

Lähteet 
Tieteen Maailma- kirjasarja osa 14
Fysiikka (tiedettä kaikille-kirjasarja)
Maailmaviiva Albert Einstein ja moderni fysiikka

Suhteellisuusteoria