Suhteellisuudesta

Suhteellisuudesta on fysiikassa käytetty termi, jolla viitataan kahteen toisiinsa liittyvään teoriaan: erityiselle suhteellisuusteorialle sekä yleiselle suhteellisuusteorialle. Ne kuvaavat tilan ja ajan suhteellisuutta sekä energian ja massan välistä yhteyttä tavalla, joka on osoittautunut todellisuuden kannalta keskeiseksi.

Erityinen suhteellisuusteoria (1905) perustuu kahteen peruspostulaattiin: valonnopeus on vakio kaikissa inertiaalijärjestelmissä ja lait ovat samat kaikissa näissä järjestelmissä. Näin ajan ja tilan mittaaminen riippuu havaitsijan liiketilasta: ilmiöitä kuten ajan dilaatio, pituuskontraktio ja tapahtumien samanaikaisuuden suhteellisuus voidaan tulkita. Teoria määrittelee lisäksi massan ja energian yhteyden E=mc^2. Se on osoittanut tehokkaasti monien ilmiöiden selittämisen ja muodostaa modernin fysiikan perustan.

Yleinen suhteellisuusteoria (1915) laajentaa käsitteen gravitaatioon; gravitaatio nähdään tilan ja ajan geometrian kaareutumisena spacetimessä massan ja energian vaikutuksesta. Keskeisenä ideana on equivalence-principle. Einsteinin kenttäyhtälöt kuvaavat spacetimen geometrian muutoksia massan läsnä ollessa. Teoria ennustaa ilmiöitä kuten gravitaatioaallot, gravitaalisen punertumisen sekä valon taipumisen suurien massojen lähellä. Sen vahvimmat kokeelliset todisteet ovat Mercuryn perihelpreession, valon taipuminen tähden läheisyydessä sekä suorat gravitaatioaallon havaitsemiset LIGO/Virgo-kentässä.

Suhteellisuusteoriat ovat muokanneet käsityksiä tilasta, ajasta ja liikkeestä sekä muodostaneet modernin fysiikan kehityksen runkoperustan. Ne ovat vaikuttaneet teknologiaan, esimerkkeinä GPS- ja satelliittiviestintäjärjestelmät, ja ne jatkuvat tutkimuksen kohteena erityisesti kvanttisysteemien yhteensovittamisessa ja kvanttikravitaation tutkimuksessa.