Einsteins theory of relativity basic

Inledning 1. Syfte och tillvägagångssätt Syftet med rapporten är att på ett så lättförståeligt och enkelt sätt som möjligt redogöra, samt väcka intresse för, de mest basala idéerna och teorierna inom den Speciella Relativitetsteorin, med de avgränsningar som nämns. Materialet i rapporten är sekundärdata tagna och bearbetade från redovisad litteratur. 2. Begränsningar Rapporten är begränsad till de grundläggande tankegångar kring den speciella relativitetsteorin, som man kan finna praktisk tillämpning för i det dagliga livet, samt för förståelsen av omvärlden. Ämnen som tagits upp är ljushastighetens konstans, tidsdilation samt effekter på massa och energi. 3. Sammanfattning År 1905 utvecklade Albert Einstein sin speciella relativitetsteori. Denna berör föremål som rör sig i höga hastigheter, hastigheter närmare ljusets, och de fenomen som följer av hastigheten. Ljushastigheten har, experimentellt och teoretiskt, beräknats vara konstant. Detta leder till konstaterandet att uppfattningar som tid och rum är relativa, d.v.s. att sinnesintryck såsom tid och längd är subjektiva uppfattningar och kan variera från en iakttagare till en annan beroende på vilka referenssystem som används. Det leder även till konstaterandet att massa, även det, är en relativ uppfattning, samt att massa och energi i grunden är samma sak. Detta kan sägas få långtgående konsekvenser inom t.ex. rymdforskningen då massan ökar med hastigheten för att nära ljushastigheten närma sig oändligheten och därigenom få till följd att resor i ljusets hastighet, med dagens kunskap, ej är möjligt då; tiden är icke existerande i ljushastigheten samt att massan blir oändlig och därigenom en acceleration till nämnda hastighet är omöjlig. Kap. 1, Relativistiska effekter: Ljuset. 1.1 Begynnelsen "The first stirrings of the theory came when, as a boy of fourteen, he wondered what the world would look like if he could ride on a beam of light." (Albert Einstein) 1.2 Ljusets hastighet för olika iakttagare • En pistolkula som avlossas framåt från en bil i rörelse får högre hastighet relativt marken än om bilen står stilla. Kulans hastighet kommer i detta fallet att bli lika med kulans utgångshastighet plus bilens hastighet. Om bilen har hastigheten 180 km/ h (50 m/s) och kulan har utgångshastighet 200 m/s kommer kulans hastighet i förhållande till marken att bli 50+200=250 m/s (900 km/h). • Antag att det efter en stund börjar skymma och vi slår på strålkastarna, kommer vi att på samma sätt kunna mäta hastigheten hos ljuset? I detta fall kommer vi inte att kunna mäta om det föreligger någon skillnad p.g.a. att differensen hos hastigheterna är så stor men om vi förelägger ett annat exempel kommer vi till klarhet. • Jorden kretsar kring solen med en fart av 30 km/s, hur inverkar den farten på det värde man får då man mäter hastigheten hos det infallande ljuset från en avlägsen stjärna? En observatör mäter hastigheten hos det infallande ljuset när jorden står i läge A, ett halvår senare mäter han återigen hastigheten hos ljuset från samma stjärna. Om nu resonemanget från exemplet med bilen skulle kunna tillämpas här skulle vi få en högre hastighet hos ljuset i läge B än i läge A, så är inte fallet. 1.3 Ljushastigheten är konstant! "Enligt Einsteins relativitetsteori är ljusets hastighet alltid densamma i förhållande till observatören -oavsett hur de förhåller sig till ljuskällan." Man har verifierat detta vid avancerade mätningar av mycket snabba partiklar och även där funnit att det inte spelar någon roll var i referenssystemet man befinner sig , ljushastigheten i vakuum är alltid konstant, 299 792 458 m/s. Detta kan vid en första tanke vara svårt att acceptera, men svårigheterna beror enbart på att vi är vana vid de förhållanden som råder på jorden och inte de extrema förhållanden som råder nära ljusets. 1.4 Teorin "Einstein avvisade Newtons tanke på ett 'absolut rum' i rymden. Det går inte att tala om absolut rörelse, eftersom allt i universum rör sig- planeterna, solen, stjärnorna, galaxerna. När vetenskapsmannen mäter hastighet på något måste det ske i förhållande till något annat." Albert Einstein byggde upp sin teori med utgångspunkt från principen om ljushastighetens konstans. Dessutom förutsatte han att varje skeende skall kunna förutsägas och beskrivas med samma fysikaliska lagar av observatörer i alla referenssystem, som rör sig med konstant hastighet i förhållande till varandra. Han "visade också att det inte finns någon absolut eller 'sann' tid. Liksom hastigheten måste tid relateras till något. Att sluta tänka i absolut tid var oerhört svårt har Einstein berättat." 1.5 Konsekvens Konsekvensen av att ljushastigheten är konstant i vakuum är att tider, längder och massor kan vara olika stora för iakttagare som rör sig relativt varandra. En annan följd är att två händelser kan inträffa samtidigt för en iakttagare men vid olika tidpunkter för en annan.