Albert Einstein - teoria relativității restrânse

Introducere

Teoriile clasice ale fizicii pareau inatacabile atunci când au fost formulate si demonstrate de fizicieni ilustrii ca Newton, Kant, Laplace sau Kepler. Dar teoria relativitatii a lui Albert Einstein a dovedit ca aceste teorii sunt valabile numai pe Pamânt, ca in spatiul cosmic nu mai pot fi aplicate aceleasi reguli de calcul.

Relatia matematica descoperita de el E = mc2 demonstra ca masa creste odata cu cresterea vitezei de deplasare si ca Energia si Materia constituie intr-un anume fel aceeasi realitate identica. Aceasta realitate identica poate lua fie caracteristicile Materiei, fie ale Energiei. Materia poate deveni Energie, asa cum Energia la rândul sau poate deveni Materie. Conform acestei teorii, cea mai mare viteza este viteza luminii, notata in formula cu "c".

Legile mecanicii clasice, nerelativiste sunt verificate de datele experimentale când vitezele relative considerate au valori mult mai mici decât viteza luminii. În cazul vitezelor relative mai ridicate, comparabile cu viteza luminii, legile si principiile de baza trebuie sa fie modificate si reformulate în functie de o teorie mai generala. Mecanica clasica, nerelativista, constituie un caz limita al acestei teorii.

Aceasta teorie în care se formuleaza legile generale ale fenomenelor fizice în forma valabila si la viteze relative foarte mari ale corpurilor, pentru care legile formulate în fizica clasica prerelativista nu mai sunt confirmate de experienta, poarta numele de teoria relativitatii restrânse.

Relativitatea restrânsa nu este o teorie fizica, în sensul ca ea nu este teoria vreunui fenomen particular. Teoria relativitatii restrânse constituie, în esenta, o cinematica si ea formuleaza baza teoriilor care vor fi în mod obligatoriu “relativiste”, dar vor conserva domeniul lor explicativ particular.

Teoria relativitatii restrânse este, esentialmente, opera lui Albert Einstein (1905); însa trebuie sa se sublinieze rolul important al precursorilor acestei teorii precum H. A. Lorentz, Jules Henri Poincar si Paul Langevin. Teoria relativitatii restrânse se limiteaza la cazul sistemelor de referinta în miscare rectilinie uniforma unele în raport cu altele, limitare justificata în studiul fenomenelor unde influenta gravitatiei este neglijabila. De altfel, datorita acestui fapt ea poarta numele de teoria relativitatii restrânse.

“Nu ne putem îndoi de faptul ca teoria relativitatii a modificat profund conceptia noastra asupra spatiului si timpului. Aspectul cel mai incitant al acestei schimbari nu consta în natura ei speciala, ci mai degraba în faptul ca ea a fost în genere posibila.”

Werner Heisenberg

“Exista un acord general asupra ideii ca investigatiile lui einstein au un merit fundamental mai presusde orice critica pe care am fi înclinati sa le-o aducem. Ele ne-au determinat sa gândim.”

Alfred North Whitehead

1. Teoria eterului :

Dezvoltarea fizicii în secolul XIX a fost puternic marcata de încercarile atât teoretice cât si experimentale, de a descifra proprietatile fizice ale eterului luminos, conceput ca mediu suport al undei luminoase si care ar umple întreg spatiul cosmic cât si interiorul tuturor corpurilor.

H. Hertz utilizând ideile lui Stokes, a considerat ca eterul este total antrenat de corpurile în miscare, formulând în acest sens o teorie care însa nu a putut interpreta în mod corect fenomenele care apar de exemplu la deplasarea unui dielectric în câmp exterior.

În 1892 H.A.Lorentz a elaborat teoria electronica a electricitatii, care lua în considerare structura discontinua a acesteia. În cadrul acestei teorii, eterul era considerat ca fiind în repaus absolut. În acest mod rezulta posibilitatea obtinerii unui sistem de referinta privilegiat, fata de care s-ar putea raporta miscarea tuturor corpurilor si care ar fi, din acest punct de vedere, identic cu spatiul absolut preconizat de Newton. Daca eterul ar fi în repaus absolut, neantrenat de miscarea nici unui corp, ar putea fi pusa în evidenta experimental existenta unui “vânt eteric” datorat miscarii Pamântului pe orbita sa în jurul Soarelui. Un astfel de experiment, pentru a fi concludent, ar trebui sa fie un experiment de ordinul doi în raport cu b = v/c, deci sa poata pune în evidenta modificari de ordinul b2, astfel încât precizia rezultatelor sa poata decide definitiv fie în favoarea eterului antrenat fie a celui neantrenat de miscarea corpurilor. Un astfel de experiment a fost realizat în 1881 de Michelson si reluat, cu unele perfectionari, de Michelson si Morley în 1887.

Rezultatul acestui experiment crucial a fost însa negativ. Ceea ce înseamna ca ipoteza eterului în repaus absolut este si ea falsa. Totul se petrece ca si cum viteza luminii ar avea o valoare constanta, independenta de starea de miscare a sistemului de referinta si de directie.