Annus Mirabilis makaleleri
Makaleler > Özel görelilik

Ana madde: Özel görelelik
Einstein'ın bu yıl içindeki üçüncü makalesi olan "Hareketli Cisimlerin Elektrodinamiği", 30 Haziran'da ulaşmış ve 26 Eylül'de yayınlanmıştır. Bu makale, ışığın hızına yakın mekaniğe önemli değişiklikler getirerek, Maxwell’in elektrik ve manyetik denklemlerini mekanik yasalarıyla bağdaştırmıştır. Bu, daha sonra Einstein'ın özel görelilik kuramı olarak tanınmıştır.
Makalede sadece beş diğer bilim adamının, Isaac Newton, James Clerk Maxwell, Heinrich Hertz, Christian Doppler ve Hendrik Lorentz’in adından söz edilmektedir. Başka yayınları referans göstermez. Özel görelilik ve görelilik öncelik anlaşmazlığı tarihçesinde detaylı olarak verildiği üzere fikirlerin çoğu zaten diğerleri tarafından yayınlanmıştır. Ancak, Einstein’ın makalesi elektromanyetizma ile uyumlu zaman, uzaklık, kütle ve enerji teorisini ortaya koymuş fakat yer çekimi kuvvetini ihmal etmiştir.
O dönemde, Maxwell denklemlerinin, hareketli cisimlere uygulandığında asimetrikliklere (hareketli mıknatıs ve iletken problemi) yol açtığı ve Dünyanın "ışık ortamına" göreceli herhangi bir hareketinin keşfedilmesinin mümkün olmadığı bilinmekteydi. Einstein bu gözlemleri açıklamak için iki önerme ortaya koymaktadır. İlkinde, fizik yasalarının herhangi bir ivmesiz referans çerçevesi (eylemsiz referans çerçevesi) için aynı olduğunu ifade eden, görelilik prensibini elektrodinamik, optik ve mekanik yasalarına uygular. İkinci önermesinde ise Einstein, yayan cismin hareket durumundan bağımsız olarak, ışık hızının tüm eylemsiz referans çerçevelerinde aynı değere sahip olduğunu öngörmektedir.
Özel görelilik ise, bir ortam (su veya hava gibi) gerektiren diğer bilinen dalgalardan farklı olarak ışık dalgaları için bir iletkenlik ortamı (veya eter) belirlemeyen, Michelson-Morley deneyinin sonucuyla tutarlıdır. Einstein o deneyi bilmeyebilir ama şu ifadeyi kullanmıştır:
| 0 | 1 | 2 |
| --- | --- | --- |
| “ | Işık ortamına" göreceli dünyanın herhangi bir hareketini keşfetmede başarısız çabalarla birlikte bu çeşit örnekler, elektrodinamik ve de mekanik olayının mutlak eylemsizlik fikrine karşılık gelen özellikleri olmadığını belirtir | ” |
Işık hızı sabittir ve dolayısıyla gözlemcinin hareketiyle ilişkili değildir. Bu, Newton’un klasik mekaniğinde mümkün değildir. Einstein:
| 0 | 1 | 2 |
| --- | --- | --- |
| “ | ...Mekanik denklemlerinin geçerli olduğu bütün referans çerçevelerinde aynı elektrodinamik ve optik yasaları geçerli olacaktır. Biz bu varsayımı (bu kavram "Görelilik prensibi" olarak adlandırılacaktır) önerme statüsüne yükselteceğiz ve ayrıca, belli ki öncekiyle bağdaşmayan, yani, ışığın her zaman, yayan cismin hareket durumundan bağımsız, belli bir c hızında boşlukta yayıldığına ilişkin diğer önermeyi ortaya koyacağız. Bu iki önerme, Maxwell’in sabit cisimler teorisine dayanan, basit ve tutarlı bir hareketli cisimler elektrodinamiği teorisini elde etmek için yeterlidir. Burada geliştirilen görüş özel özelliklere haiz bir "mutlak sabit boşluk" gerektirmeyeceğinden veya içinde elektromanyetik süreçlerin yer alacağı boşlukta bir noktaya bir hız vektörü belirlemeyeceğinden, "ışık yayan eter"in ortaya konmasının gereksiz olduğu kanıtlanacaktır.  Teori [....], bu çeşit teori iddiaları katı cisimler (koordinat sistemleri), saatler ve elektromanyetik süreçler arasındaki ilişkilerle ilgili olduğundan, bütün elektrodinamikler gibi, katı cisim kinematiğine dayanmaktadır. Bu durumun yeterince dikkate alınmaması, hareketli cisim elektrodinamiklerinin halen karşılaştığı sorunların kökeninde yatmaktadır. | ” |
Birbirinden bağımsız olarak, George FitzGerald 1889'da ve Lorentz 1892'de, hareketli cisimlerin kendi açıklanabileceğini önermişlerdir. Makalenin bazı temel denklemleri hareketleri yönünde büzülmeleri halinde Michelson-Morley sonucunun, Lorentz dönüşümleri, Lorentz'in 1904 tarihli makalesinin geliştirilmiş haliyle, Joseph Larmor (1897, 1900), Hendrik Lorentz (1895, 1899, 1904) ve Henri Poincaré (1905) tarafından yayınlanmıştır. Einstein'ın sunumu FitzGerald, Larmor ve Lorentz'in açıklamalarından farklı ancak birçok açıdan Poincaré'in formülasyonu (1905) ile benzerdir.
Açıklaması iki aksiyomdan meydana gelmektedir. Birincisi, Galileo’nun birbirine göreceli sabit hızla hareket eden tüm gözlemciler için doğa kanunlarının aynı olması gerektiğidir. Einstein:
| 0 | 1 | 2 |
| --- | --- | --- |
| “ | Bu durum değişiklikleri, tek biçimli öteleme hareketindeki iki koordinat sisteminden birine veya diğerine atfedilmiş olsun, fiziksel sistemlerin durumlarını değiştiren yasalar etkilenmezler. | ” |
İkincisi, ışık hızının her gözlemci için aynı olduğu kuralıdır.
| 0 | 1 | 2 |
| --- | --- | --- |
| “ | Işın, ister sabit isterse hareket eden bir cisimden yayılsın, her ışık ışını belirlenen hızda c, “sabit” koordinat sistemleri içinde hareket eder. | ” |
Günümüzde özel görelilik teorisi olarak adlandırılan teori, tüm gözlemcilerin eşdeğer olduğunu göz önüne alan daha sonraki genel görelilik teorisinden farklılaşmaktadır. Özel görelilik, Eienstein'ın 1905'te "keşif için olgun" yorumunu teyit ederek, dikkati çekecek kadar hızlı bir şekilde yaygın biçimde kabul edilmiştir. Fikirlerinin erken yayılmasında Max Planck'ın rolünü kabul eden Einstein 1913'te "Bu teorinin meslektaşların bu kadar hızlı dikkatini çekmesi kesinlikle onun [Planck] bu teoriye cesur ve sıcak bir biçimde müdahil olmasındandır" diye yazmıştır. Bundan başka, 1907'te Hermann Minkowski’nin teorisinin geliştirilmiş matematik formülasyonu da bu teorinin kabul görmesinde etkili olmuştur. Ayrıca ve en önemlisi, teori giderek artan biçimde doğrulayıcı deneysel kanıtlarla desteklenmiştir.