SRP: Fysikkens udvikling & Den Specielle Relativitetsteori

Indledning

De fleste ved hvem Albert Einstein er, og ”Einstein” er vel gået hen og blevet mere end bare en ualmindeligt dygtig fysiker, men nærmest et symbol for klogskab, ligesom Sherlock Holmes er det inden for detektivarbejdet. Forskellen er bare lige, at Einstein ikke er nogen fiktiv person, men et vaskeægte geni fra Tyskland, som har grundlagt teorier, som i et godt århundrede nu har været fundamentet for meget forståelse af den naturvidenskabelige verden.

Mit overordnede emne er relativitetsteori, men relativitetsteori består egentlig af to teorier. Begge teorier Einsteins tre banebrydende postulater i 1905, og den anden: den generelle relativitetsteori, publicerede Einstein, efter nogle års arbejde, i 1916. Den specielle relativitets teori behandler forholdsvist simple antagelser og konklusioner, og store dele af den kan behandles med enkle matematiske midler. Om denen generelle relativitetsteori derimod, er mit indtryk, at man nok ikke kaste sig ud i den, med mindre man er usædvanligt skarp indenfor både fysik og matematik.

I denne opgave er der lagt fokus på den specielle relativitetsteori. Opgaven dækker ikke alle konsekvenserne af den specielle relativitetsteori, som fx dem indenfor masse og energi, men vil i høj grad, have fokus på den betydning, den har haft, for vores forståelse af rum og tid. Jeg vil undersøge hvilke opfattelser der kom før Einsteins, og vi skal derfor et kig tilbage i tiden, til det man kalder ”den klassiske fysik”. Derefter vil jeg gå til den specielle relativitetsteori hvor jeg ved hjælp af Lorentz-transformationen, eksempler og opgaveregning, vil forsøge at forklare nogle af konsekvenserne for relativitetsteorien. Vi skal desuden også se på regning med grænseværdier, og kigge lidt på relativistisk addition af hastighed, hvorefter jeg til slut vil vise et forsøg, hvor jeg med forholdsvis enkle midler vil forsøge at bestemme lysets hastighed.

Jeg vil i høj grad forsøge at benytte tankeeksempler bag forståelsen af fysikken i denne opgave, og med matematikken underbygge og støtte de fysiske antagelser og konklusioner, som der vil være mange af. Fysik vil altså i høj grad blive brugt som et tanke-fag, med kvalitative forklaringer mere end formler, hvorimod jeg vil forsøge at bruge matematikken til vise de kvantitative forhold for fx Lorentz-transformationens på visning af relativ tid og længde.

1. Den klassiske fysik

1.1 Newtons verden

Isaac Newton() er nok i almindelighed mest kendt for hans beskrivelse af tyngdekraften, samt hans 3 toneangivende love, som i dag stadig er fundamentale i forhold til forståelsen af …