SRP: Den Specielle Relativitetsteori i Fysik A og Matematik A

Indledning

Ved 1900-tallets begyndelse var man med bl.a. Newtons love for mekanikken og Maxwells ligninger indenfor elektricitets- og magnetismelæren kommet frem til så meget indenfor fysikken, at man regnede den for næsten fuldkommen. Man mente, at der kun var detaljer tilbage at beskrive. Der var enkle forsøgsresultater, som man endnu ikke kunne forklare . Et af disse var Michelson-Morley-forsøget, der viste, at lysets hastighed ikke bliver påvirket af ætervinden. Lyset udbreder sig altså uden at have et medium at gøre det i. Dette skabte tvivl om den daværende teori om æteren.

Dog regnede man ikke med en så revolutionerende teori som Einsteins specielle relativitetsteori. Denne ændrede med forholdsvis simple antagelser, de daværende opfattelser af tid og rum, samt forkastede teorien om æteren. Den ændrede også opfattelsen af massen med ligningen E mc , der siger, at energi og masse er ækvivalente størrelser.

Dog vil jeg i denne opgave kun koncentrere mig om de overraskende resultater den specielle relativitetsteori medførte for rum og tid. Einsteins specielle relativitetsteori er fra år 1905. Det var denne, der revolutionerede fysikken. Alle fysiske processer udfolder sig jo i rum og tid, og dermed har den betydning for stort set alle teorier!

Den specielle relativitetsteori gjorde op med de Newtonske teorier om et absolut rum og en absolut tid. Galilei havde også i sin tid antaget, at tiden var absolut. Det absolutte rum blev defineret som det, der var i hvile i forhold til æteren. Denne definition kom på baggrund Maxwells teorier om elektronmagnetisme. Det absolutte rum skulle efter teorien eksistere uafhængigt af de genstande, der befandt sig i det. Einstein forkastede altså med den specielle relativitetsteori teorien det absolutte rum, den absolutte tid og æteren. Dette betyder, at der hverken ville eksistere rum eller tid, hvis alt i Universet forsvandt. Den specielle relativitetsteori vækkede også opsigt i filosofiske kredse. Det kan være svært at forstå, at tid, længde og samtidighed er relative størrelser. Selvom mange finder den specielle relativitetsteori absurd, er den blevet eksperimentelt eftervist adskillige gange, hvor resultaterne var meget præcise.

1. Før den specielle relativitetsteori

1.1 Inertialsystem

Før vi kigger på den specielle relativitetsteori, er det vigtigt at slå fast, hvad et inertialsystem er. Når vi skal se på en begivenhed, er det praktisk at benytte et koordinatsystem. For at benytte et koordinatsystem til at beskrive en fysisk hændelse, er det nødvendigt at have noget at referere til. Hændelsen kan f.eks.