Relativitetsteori

Todimensjonal projeksjon av en tredimensjonal analogi av krummingen av romtiden som beskrevet i den generelle relativitetsteorien.

Relativitetsteorien beskriver hvordan hastighet og gravitasjon forårsaker tidsdilatasjon. Jo høyere hastighet og sterkere gravitasjon, desto større blir effekten. Man skiller gjerne mellom den spesielle relativitetsteorien og den generelle relativitetsteorien. Førstnevnte beskriver forhold som angår observatører som beveger seg i forhold til hverandre, mens sistnevnte egentlig er en teori om gravitasjonskraften som beskrives som en krumning av tidrommet.

Relativitetsteorien ble resultatet av et prosjekt innen fysikken på slutten av 1800-tallet som gikk ut på å forene James Maxwells elektromagnetisme og Isaac Newtons mekanikk. I denne prosessen tårnet det seg opp en rekke teoretiske problemer. En løsning som skulle få omfattende ringvirkninger ble publisert i 1905 under tittelen «Zur Elektrodynamik bewegter Körper». Artikkelen kom ut i fysikkjournalen Annalen der Physik, og forfatteren het Albert Einstein. Den generelle relativitetsteorien ble presentert i 1915.

Einsteins to postulater

Ifølge Einstein selv bygger teorien på to postulater:

1. Relativitetsprinsippet, som sier at de samme naturlovene gjelder i alle treghetssystemer, første gang formulert av Galileo Galilei.
2. Prinsippet om den konstante lysfarten, som innebærer at lysets hastighet i vakuum er nøyaktig den samme for alle observatører, uavhengig av bevegelsestilstanden.

I artikkelen viser Einstein at dersom man tar utgangspunkt i disse to prinsippene, er det mulig å flette elektromagnetismen sammen med resten av fysikken uten å støte på selvmotsigelser.

En vitenskapelig revolusjon

Dersom relativitetsteorien skulle aksepteres, måtte mange av det 19. århundrets vedtatte sannheter forkastes. Det som ble forkastet var bl.a. den universelle gyldigheten av Newtons mekanikk og forestillingene om absolutt tid og rom. Også den lysbærende eteren ble overflødig, fordi det i relativitetsteorien ikke var a priori mulig å påvise noe medium for lysbølgenes utbredning.

Noen interessante konsekvenser av relativitetsteorien er tidsdilatasjon, lengdekontraksjon, tvillingparadokset og sammenhengen mellom masse og energi (masseenergiloven, E = mc²).

Først i 1921 fikk Einstein Nobelprisen i fysikk, men ikke for relativitetsteorien siden den fortsatt var ansett som for kontroversiell i den konservative svenske nobelkomitéen.

Eksperimentell bekreftelse

Relativitetsteorien er eksperimentelt bekreftet. Observasjoner i 1919, gjort under en solformørkelse, bekreftet at banen til lyset fra fjerne stjerner bøyes like mye som teorien forutsa når det passerer sola (sola og andre massive objekt kan virke som gravitasjonslinser). Senere har flere astrofysiske fenomen blitt observert som bekrefter teorien, som svarte hull, nøytronstjerner og gravitasjonsbølger. Eksperimenter i partikkelakseleratorer har gitt ytterligere bekreftelse.

I GPS-mottakere kreves det at man tar hensyn til ligningene i relativitetsteorien for å regne ut riktig posisjon. Uten dette vil posisjonsfeil øke med hele 10 km per dag.

Litteratur

• Albert Einstein (2000). Relativitetsteorien: en populærfremstilling ; og Selvbiografiske notater. [Oslo]: Bokklubben dagens bøker. ISBN 8252537405.  med introduksjon av Øyvind Grøn
• Martin Gardner (1964). Relativitet for millioner. Oslo: Cappelen. 
• George Gamow (1967). Mr. Tompkins i Drømmeland. Oslo: Cappelen. 
• Bertrand Russell (1965). Relativitetsteoriens ABC. Oslo: Gyldendal. 
• Stephen Hawking (1988). Univers uten grenser. [Oslo]: Cappelen. ISBN 8202112524. 

Eksterne lenker

• (en) Theory of relativity – kategori av bilder, video eller lyd på Commons
• The Feynman Lectures on Physics Curved Space (engelsk)