relativitetsteorin

Relativitetsteorin är en fysikteori som beskriver sambanden mellan rum, tid och gravitation. Den består av två huvudgrenar, speciell relativitet och allmän relativitet, som utvecklades av Albert Einstein under början av 1900-talet. Teorin förklarar hur rumtiden formas av rörelse och hur tid och avstånd uppfattas olika av observatörer.

Speciell relativitet behandlar fysikens lagar i inertialsystem och postulerar att ljusets hastighet i vakuum är konstant och oberoende av observatörens rörelse. Viktiga konsekvenser är tidsdilation, längdkontraktion och relativitet av simultanitet, samt mass–energi ekvivalensen E = mc^2.

Allmän relativitet bygger på principen om ekvivalens mellan gravitation och acceleration och beskriver gravitation som krökningen av rumtiden orsakad av energi och massa. Einsteinfältens ekvationer kopplar rumtids krökning till innehållet av energi och massa i rummet. Teorin förutspår bland annat gravitationell tidsförskjutning, ljusböjning nära massiva objekt, gravitationell rödförskjutning samt perihelisk förskjutning hos planeternas banor. Den förutspår även gravitationsvågor och svarta hål samt ger upphov till kosmologiska modeller av universums expansion.

Historiskt har teorin starkt bekräftats genom flera observationer: ljusböjningen observerades under solförmörkelsen 1919, gravitationell tidsförskjutning och rödförskjutning har verifierats i experiment, och gravitationsvågor upptäcktes av LIGO 2015. Praktiska tillämpningar som GPS kräver relativistiska korrigeringar.

Begränsningar och öppna frågor: relativitetsteorin är mycket framgångsrik i makro- och astrofysiska sammanhang men den är inte förenlig med kvantmekanik i sitt nuvarande form. Att uppnå en fullständig kvantgravitation är ett centralt mål inom modern fysik.