suhteellisuuksia

Suhteellisuuksia ovat fysiikan teorioita, joissa tilan ja ajan mittaukset sekä liikkeen kuvaus riippuvat havaitsijan viitekehyksestä. Ne kattavat erityisrelativisuuden ja yleisrelativisuuden, joiden avulla ymmärretään, miten liike ja gravitaatio vaikuttavat havaintoihin ja mittauksiin.

Erityisrelatiivisuus perustuu kahteen postulaattiin: luonnon lait ovat samoja kaikissa inertiaalitila-asetuksissa, ja valon nopeus on vakio tyhjiössä riippumatta lähteestä tai havainnoitsijasta. Näiden seurauksena syntyvät aikadilaatio, pituuden lyheneminen ja massan-energian ekvivalenssi (E = mc^2). Teoria voidaan esittää Minkowskin aika-avaruutena.

Yleisrelatiivisuus laajentaa suhteellisuutta gravitaatioon ja kuvaa painovoiman tilan kaareutumisena aika-avaruudessa. Keskeinen periaate on equivalence, jonka mukaan paikallinen koe ei erota gravitaation vaikutusta vapaassa putoamisessa. Ennusteisiin kuuluvat gravitaatioaallot, valon taipuminen massiivisen kappaleen läheisyydessä, gravitaattinen punapunaus sekä aikadilaatio voimakkaissa gravitaatiokentissä. Gravitaatioaallot on havaittu vuodesta 2015 lähtien.

Suhteellisuuksien kokeelliset todisteet ovat vankat: Michelson–Morley-tutkimukset, gravitaatioaaltojen havaitseminen ja tähtien linssiintyminen. Käytännön sovellukset, kuten GPS, vaativat relativistisia korjauksia.

Käsite kehittyi 1900-luvulla Albert Einsteinin töiden myötä; merkittäviä panoksia ovat tehneet myös Hermann Minkowski ja useat kokeelliset havainnot. Suhteellisuudet ovat siten keskeisiä nykyaikaisessa fysiikassa ja kosmologiassa.