SRP: Den Specielle Relativitetsteori i Fysik og Matematik

Problemformulering

Der ønskes en gennemgang og forklaring af resultater fra den specielle relativitets teori. I din besvarelse skal følgende indgå: • Hvorfor er den klassiske fysik utilstrækkelig? • Udledning af Lorentztransformationen • En eksperimentel bestemt værdi for lysets hastighed • Eksempler på fysiske fænomener, hvor relativitetsteorien spiller en rolle, herunder tidsforlængelse, længdeforkortelse og muonens levetid. • Endelig ønskes resultater fra den relativistiske dynamik omtalt. Opgaven må have et omfang på op til 25 sider.

1. Relativitetsteorien og den klassiske fysik

Mekanikkens grundlægger i den klassiske fysik var (inden Alberts Einstein) Galileo Galilei samt Isaac Newton. Når nye store opdagelser iagttages er det altid revolutionerende, ligeledes var det revolutionerede for fysikken, at der nu var teorier om bevægelse og kræfter. Det ville senere vise sig, at den klassiske fysiks teori er utilstrækkelige og bliver derfor overskrevet af en nyere og meget mere generel teori, nemlig relativitetsteorien.

I tidernes morgen, ca. 4åhr. f.kr opfattedes legemet af Aristoles som værende i en absolut hviletilstand, dette ville dog ikke gør sig gældende, hvis legemet blev påvirket af en kraft. Den absolutte hviletilstand forkastedes efter Newtons 3. Lov (Newtons 3. lov: Hvis et legeme påvirker et andet legeme med kraften F , så vil det andet legeme påvirke det første legeme med en lige så store men modsatrettet kræft F , altså F = – F Ved betragtning af en sky for eksempel mens man er i stilstand, da ses det fra os (på jorden) som var det skyen, der bevæger sig. Så man derimod os på jorden fra skyen af, ville de modsatte forekomme: os på jorden ville virke til at være i bevægelse, men betragteren på skyen ville opfatte sig selv som værende i hvile. En modsigelse som f. eks. denne forkaster et absolut rum – dermed også sagt, at en begivenhed ikke kan tildeles en absolut position i rummet, da det afhænger af hvor man ser begivenheden fra.

Newtons opfattelse om en absolut Gud ville ikke kunne passe med ovenstående og derfor accepterede han ikke udfaldet af sine egne love. Dog var der en vis enighed om at en absolut tid måtte være til stede. For alle observatører måtte tiden mellem to begivenheder være den samme, men med Einsteins gennembrud modbeviste relativitetsteorien dette. Det blev af fysikeren James Clark Maxwell i 1865 forudsagt, at lysets hastighed er konstant, da Maxwell havde beregnet det gennem sinde ligninger.