Suhteellisuusperiaate

Suhteellisuusperiaate on fysiikan periaate, jonka mukaan luonnon lait ovat identtisiä kaikissa inertiaalikehyksissä. Toisin sanoen kokeellisesti ei voi erottaa lepotilaa ja tasaisesti liikkuvaa tilaa, eikä ole olemassa absoluuttista viitekehystä, jolla liikettä voisi mitata. Liike on siten aina suhteellista.

Historia: periaate sai alkunsa Galileo Galilein ja Newtonin ajatuksista, mutta moderni muoto syntyi Albert Einsteinin erityisellä suhteellisuudella (1905) ja yleisellä suhteellisuudella (1915).

Erityisrelatiivisuus (ER) väittää, että valon nopeus tyhjiössä on vakio ja sama kaikista inertiaalikehyksistä, ja että luonnonlait ovat samat kaikille katselukehyksille liikkeestä riippumatta. Tämä johtaa muun muassa aikadilaatioon, pituuskontraktioon sekä massan ja energian yhteyteen, jolloin E=mc² ilmenee. ER osoittaa, että mittaustulokset voivat muuttua liikemäärän tilaan nähden, mutta lait pysyvät samoina kaikissa inertiaalikehyksissä.

Yleisessä suhteellisuudessa gravitaatio tulkitaan avaruusajan kaareutumisena; paikallisesti lait ovat samanlaisia kuin erityisrelatiivisuudessa, mutta suurissa mittakaavoissa avaruusajan geometria vaikuttaa liikkeeseen. Ekvivalenssipriteetti ilmaisee, että gravitaation vaikutus on paikallisesti samanlainen kuin kiihtyvyys.

Suhteellisuusperiaatteen vaikutus näkyy muun muassa GPS-navigoinnissa, hiukkasfysiikassa ja kosmologiassa. Tutkimus jatkuu, ja sen tavoitteena on edelleen tarkentaa relativityn peruslauseita sekä sen yhteensovittamista kvanttifysiikan kanssa.