relativiteitstheorieën

Relativiteitstheorieën verwijzen doorgaans naar twee samenhangende, door Albert Einstein ontwikkelde theorieën over ruimte, tijd en beweging: de speciale relativiteitstheorie en de algemene relativiteitstheorie. In beide theorieën staan de principes dat de natuurwetten hetzelfde gelden in alle inertiale referentiekaders en dat de lichtsnelheid in vacuüm constant is, centraal, maar op verschillende manieren toegepast.

De speciale relativiteitstheorie beschrijft hoe ruimte en tijd met elkaar verweven raken voor waarnemers die met een constante snelheid bewegen. Belangrijke verschijnselen zijn tijdsdilatatie, lengtekromming en de massa-energie-equivalente uitdrukking E=mc^2; de theorie gebruikt Lorentz-transformaties en gaat uit van geen zwaartekracht en geen voorkeursreferentiekader.

Algemene relativiteitstheorie breidt dit uit naar versnelde bewegingen en zwaartekracht door ruimte-tijd te beschrijven als een gekromd vierdimensionaal continuüm dat reageert op massa-energie. De kern is het equivalence principe en de veldvergelijkingen van Einstein, die bepalen hoe massa de geometrie van ruimte-tijd bepaalt. Voorspellingen omvatten kromming van licht, gravitationele roodverschuiving, de precessie van de banen van planeten en gravitatiegolven; vele hiervan zijn experimenteel bevestigd, zoals tijdens de zonsverduistering in 1919, LIGO-detecties en de nauwkeurigheid van GPS-systemen die tijdcorrecties vereisen.

Relativiteitstheorieën vormen een fundament van moderne natuurkunde, en ze blijven onderwerp van onderzoek in relatie tot quantumtheorie en kosmologie. Pogingen tot een quantumtheorie van zwaartekracht en een verenigde theorie met quantummechanica en ruimtetijd staan op de onderzoeksagenda van de hedendaagse fysica.