Teoria względności

$E=mc^2$

Zakrzywienie czasoprzestrzeni wywołane masą Ziemi

Teoria względności (Alberta Einsteina) składa się z dwóch teorii fizycznych:

• szczególnej teorii względności, odnoszącej się do układów inercjalnych, czyli poruszających się wobec siebie ze stałą prędkością, opublikowanej w 1905 roku, i
• ogólnej teorii względności, czyli teorii grawitacji, będącej rozszerzeniem szczególnej teorii względności o opis zjawisk w układach nieinercjalnych (np. przyspieszanych lub oddziałujących grawitacyjnie), która została opublikowana 10 lat później, w 1915 roku.

Przesłanką za wprowadzeniem teorii względności była potrzeba usunięcia niezgodności między zasadą względności Galileusza głoszącej, że prędkość jest względna, a prawami elektrodynamiki.

Pod koniec XIX wieku zauważono, że elektrodynamika łamie zasadę względności. Według panujących wówczas poglądów, każda fala w tym i światło porusza się w jakimś ośrodku, i względem niego fala ma określoną prędkość, a jej prędkość obserwowana przez innych obserwatorów jest inna. Podczas gdy elektrodynamika określała światło jako falę, której prędkość była zawsze taka sama, niezależnie od prędkości obserwatora. Nie powiodły się próby podważenia elektrodynamiki ani jej dostosowanie do zasady względności. Okazało się też, że prędkość światła jest istotnie stała i niezależna od prędkości obserwatora (Doświadczenie Michelsona-Morleya).

Po odkryciu przez Lorentza dylatacji czasu i skrócenia długości, Einstein zaproponował zmianę mechaniki newtonowskiej. Zmienił definicje energii i pędu, oraz transformacje Galileusza zastąpił transformacją Lorentza, co zapewniło zgodność z obserwacjami bez zmiany elektrodynamiki ani zasady względności.