Relativiteitstheorie: verschil tussen versies

De speciale relativiteitstheorie werd ontwikkeld in [[1905]] door [[Albert Einstein (hoofdbetekenis)|Albert Einstein]]. Deze theorie gaat uit van de volgende twee [[Axioma|postulaten]]:

* De wetten van de [[natuurkunde]], (inclusief die van de [[elektrodynamica]]), zijn dezelfde voor waarnemers in [[inertiaalstelsel]]s die [[eenparig]] ten opzichte van elkaar bewegen.

* De [[lichtsnelheid]] in [[vacuüm]] is een universele constante, oftewel: waarnemers in [[inertiaalstelsel]]sinertiaalstelsels meten voor de [[lichtsnelheid]] in vacuüm altijd 299.792.458 m/s, onafhankelijk van hun onderlinge, (relatieve) beweging.

Het eerste postulaat leunt in feite dicht aan bij het basisidee van de relativiteitstheorie van Galilei. Het tweede postulaat was (ten tijde van Einstein) een geheel nieuw principe, met (ondanks zijn formele eenvoud) bijzonder verreikende gevolgen. Om deze twee basisideeën met elkaar te verzoenen, zijn er speciale transformaties, de zgn. [[lorentztransformatie]]s, nodig om plaats en tijd van de ene waarnemer om te rekenen in de plaats en tijd van de andere. Hieruit volgt dat plaats en tijd met elkaar verbonden zijn verbonden. Evenzo zijn [[elektrischElektrisch veld|elektrische]] en [[magnetischMagnetisch veld|magnetische velden]] ('''E''' en '''B''') voor verschillende waarnemers met lorentztransformaties in elkaar om te rekenen met lorentztransformaties.

Het artikel van Einstein verscheen in [[1905]] onder de titel ''Zur Elektrodynamik bewegter Körper'', (over de [[elektrodynamica]] van bewegende lichamen). De theorie heeft als [[postulaat]] dat de [[lichtsnelheid]] in [[vacuüm]] hetzelfde is voor alle waarnemers. Dit was in overeenstemming met de resultaten van het [[Michelson-Morley-experiment|experiment van Michelson en Morley]], waar de wetenschap tot op dat moment niet goed raad mee wist. In deze experimenten was aangetoond dat er geen absoluut stilstaand medium, de [[etherEther (medium)|ether]], bestaat, dat als drager van lichtgolven zou fungeren.

De speciale relativiteitstheorie is ook volledig in overeenstemming met de [[Wettenwetten van Maxwell]] voor het [[elektromagnetisme]]. [[Magnetisme]] is het relativistische effect van [[elektriciteit]]. Stel dat een waarnemer een stilstaande elektrische lading ziet en dus een elektrisch veld. Een andere waarnemer in eenparige beweging ten opzichte van de eerste ziet dan een bewegende lading, dus een elektrische stroom, dus een magnetisch veld.

Uit de speciale relativiteit volgt ook Einsteins beroemde formule [[Massa-energierelatie|massa-energierelatie E = mc²]], die de gelijkwaardigheid van [[massaMassa (natuurkunde)|massa]] en [[energie]] uitdrukt. De theorie drukt ook uit dat ruimte en tijd verschijningen van dezelfde [[ruimte-tijdruimtetijd]] met vier [[Dimensie (algemeen)#Dimensie in de natuurkunde|dimensies]] zijn: de tijd speelt de rol van de [[vierde dimensie]]. [[Gelijktijdigheid]] is relatief: twee verschijnselen die zich voor een waarnemer gelijktijdig voordoen, kunnen zich voor een andere waarnemer op verschillende tijden voordoen. De theorie voorspelt dat de lengte verkort, de zogenaamde [[lengtecontractie]] of lorentzcontractie, en de tijd trager loopt, de zogenaamde [[tijddilatatie]], volgens de [[lorentzfactor]], naarmate de snelheid de lichtsnelheid nadert. Dit is onder meer in [[synchrotron]]s aangetoond en ook met [[muon]]en uit [[kosmische straling]]. Dit opent de principiële mogelijkheid tot [[tijdreizen]], meer bepaald naar de toekomst. Zie hiervoor de [[tweelingparadox]]. De lichtsnelheid is de hoogst mogelijke snelheid: deeltjes die [[sneller dan het licht]] zouden bewegen, [[tachyon]]en, zouden allerlei paradoxen veroorzaken.