SRP: Den Specielle Relativitetsteori i Matematik og Fysik

Indledning

I slutningen af det 16. århundrede udgav Sir Isaac Newton sit hovedværk, ”Principia Naturalis”. Heri beskrev han blandt andet sine 3 bevægelseslove . Disse love viste sig at være fremragende modeller for bevægelse. De var samtidig revolutionære idet de ændrede opfattelsen af bevægelse markant. I 1900-tallet mente datidens fysikere, at fysikken var fuldkommen. Lord Kelvin udtalte sågar; ”Der er ikke noget nyt at opdage i fysikken mere. Alt der er tilbage er bare mere og mere præcise målinger” . Dette viste sig dog at være en grum fejl. Albert Einstein publicerede i 1905 sin specielle relativitetsteori, og udfordrede hermed de normalt kendte mekaniske love. Ifølge Einstein gjaldt Newtons love ikke i alle sammenhænge – kun hvis de involverede hastigheder kun nåede op på 5-10 % af lysets hastighed. Einsteins teori giver i mange hverdagsfænomener samme svar som andre teorier, men relativitetsteorien hjalp hvor Newtons og Galileis mekanik kom til kort.

Den specielle relativitetsteori omfatter kun bevægelse i inertialsystemer, mens den almene relativitetsteori generaliserer relativitetsprincippet til også at omfatte accelererede systemer. Der tages i den specielle heller ikke højde for tyngdekraft.

Denne opgave vil fokusere på den specielle relativitetsteori, og de aspekter i den der ændrede fysikken, som rum, tid og bevægelse.

Inertialsystemer

For at kunne konkretisere og beskrive relativitetsteorien, har vi brug for nogle koordinatsystemer. Ud fra et tredimensionelt koordinatsystem kan man referere til punkter ud fra midten origo O=(0,0,0). Inertialsystemer er systemer for rum og tid, hvor inertiens lov(Newtons første lov) gælder. Det betyder at ethvert legeme der ikke er påvirket af ydre kræfter vil bevæge sig jævnt og retlinet. Vi kommer senere i opgaven til at se inertialsystemer bevæge sig i forhold til hinanden.

Klassisk mekanik

Klassisk mekanik er beskrivelsen af bevægelser af legemer ved små hastigheder og store energier . Som eksempel kan her nævnes bevægelsen af planeter i vores solsystem. Isaac Newton skabte fundamentet for disse teorier, og kaldes derfor også Newtonsk mekanik.

Galileitransformation

Bevægelse kan kun angives relativt, altså i forhold til et koordinatsystem, som er lagt fast. Vi er i stand til at beskrive vores egen bevægelse i forhold til de omgivelser hvori vores koordinatsystem er fastlagt. Befinder man sig eksempelvis i en bil på motorvejen, kan vores bevægelse både beskrives som værende i forhold til landskabet, bilerne vi kører mod eller kabinen vi befinder os i. Altså skal vores bevægelse sættes i forhold.