De to postulatene og Lorentz-faktoren
Einsteins spesielle relativitetsteori fra 1905 hviler på to enkle postulater. Det første: fysikkens lover er like i alle inertialsystemer, altså for alle som beveger seg med konstant fart. Det andre, og det merkelige: lyshastigheten c er den samme for alle observatører, uansett hvordan de selv beveger seg. Lyser du med en lommelykt mens du løper, måler du fortsatt at lyset farer av gårde med nøyaktig c. Det andre postulatet høres uskyldig ut, men tvinger frem at tid og lengde ikke kan være absolutte. Konsekvensene samles i Lorentz-faktoren , som er nær 1 ved vanlige farter og vokser fort når v nærmer seg c.
Slik uttrykker du det
Teorien bygger på to postulater. Det første sier at fysikkens lover er like i alle inertialsystemer. Det andre sier at lyshastigheten c er den samme for alle observatører, uansett egen fart. Det andre postulatet gjør at tid og lengde ikke kan være absolutte. Alt samles i Lorentz-faktoren , som er nesten 1 ved vanlige farter, men vokser raskt når farten nærmer seg c.
Konstant lyshastighet for alle gir Lorentz-faktoren .
Tidsdilatasjon og lengdesammentrekning
For en observatør som ser noe bevege seg raskt forbi, går tiden om bord saktere: Δ. Samtidig krymper lengden av det som beveger seg, i bevegelsesretningen: . De to effektene henger sammen. Det som for den ene ser ut som lengre tid, ser for den andre ut som kortere strekning. Begge måler at lyshastigheten er den samme, og det er nettopp det som krever at tid og lengde justeres ulikt i de to systemene.
Slik uttrykker du det
Ser jeg noe bevege seg raskt forbi, går klokka om bord saktere sett fra meg: Δ. Samtidig krymper lengden i bevegelsesretningen: . De to henger sammen, for det som i mitt system ser ut som lengre tid, ser i det bevegelige systemet ut som kortere strekning. Begge måler likevel samme , og det er det som krever justeringene.
Δ og bevegelse strekker tiden og krymper lengden.
Myoner som rekker ned til bakken
Myoner dannes høyt oppe i atmosfæren og lever bare rundt 2,2 mikrosekunder. Selv i nær burde de rekke å reise bare noen hundre meter før de forsvinner, altfor kort til å nå bakken. Likevel måler vi mengder av dem på bakkenivå.
Forklaringen er relativitet. Sett fra oss går myonens indre klokke saktere (), så den lever mye lenger i vårt system. Sett fra myonen selv er det atmosfæren som er sammentrukket, så strekningen ned er kort. Begge beskrivelsene gir samme svar: myonen når bakken. Dette er en av de tydeligste bekreftelsene på teorien.
Slik uttrykker du det
Myoner lever bare 2,2 mikrosekunder og burde rekke noen få hundre meter, men vi måler dem på bakken. Sett fra oss går myonens klokke saktere, så den lever lenger i vårt system og rekker hele veien ned. Sett fra myonen er atmosfæren sammentrukket, så strekningen er kort. Begge synsvinklene gir samme svar, og det bekrefter at og er reelle.
Myoner når bakken fordi tidsdilatasjon og lengdesammentrekning er reelle.
Energien i
Det mest kjente resultatet er at masse og energi er to sider av samme sak: . Selv en bitteliten masse svarer til enormt mye energi, fordi er et gigantisk tall. Omdanner vi bare 1 gram masse fullstendig til energi, får vi = 9·1 J, nok til å forsyne en liten by med strøm i flere dager. Det er denne sammenhengen som ligger bak både fusjonen i sola og energien i kjernekraftverk.
Slik uttrykker du det
sier at masse og energi er to sider av samme sak. Fordi er så stort, svarer selv en liten masse til enormt mye energi. Omdanner jeg 1 gram fullstendig, blir det = 9·1 J. Det er denne sammenhengen som forklarer hvor energien i sola og i kjernekraftverk kommer fra: en bitte liten massereduksjon frigjør store energimengder.
litt masse svarer til enormt mye energi.
Einsteins spesielle relativitetsteori fra 1905 hviler på to enkle postulater. Det første: fysikkens lover er like i alle inertialsystemer. Det andre, og det merkelige: lyshastigheten c er den samme for alle observatører, uansett hvordan de selv beveger seg.
Det andre postulatet tvinger frem at tid og lengde ikke kan være absolutte. Konsekvensene samles i Lorentz-faktoren , og de tydeligste effektene er , og sammenhengen .