Erlatibitate orokorra

Alemaniako Albert Einsteinek (1879-1955) 1905ean aurkeztu zuen bere erlatibitatearen teoriaren lehen bertsioa. Erlatibitate berezia edo mugatua deitzen zen, eta honako printzipioak zituen oinarri:

• Erlatibitatearen printzipioa: optikaren eta elektromagnetismoaren legeek itxura bera izan behar dute erreferentziazko sistema inertzial guztietan.
• Argiaren abiaduraren inbariantza: hutsean, bere balioa ez dago bera igortzen duen gorputzaren higiduraren menpe.

Abiadura erlatibisten konposizioa

Erlatibitate bereziko teoriak mekanikaren printzipio klasikoak berrikustera eramaten zuen. Einsteinek ikusi zuen bere teoria bat zetorrela sistema inertzialen arteko transformazio-lege batzuekin. Lege horiek, Holandako Hendrik Lorentzek (1853-1928) aurretik ateratakoak ziren:

bertan, b = V/c da, c argiaren abiadura da eta V kontsideratutako bi sistema inertzialen arteko abiadura erlatiboa. Ikuspegi honetan denboraren neurria desberdina da bi sistemetan (bertan (x, y, z, t) koordenadek erreferentziazko sistema bati dagozkio eta (x`, y`, z`, t`) beste bati).

Analogoki, abiadura erlatibisten konposizioaren legeak zera deritzo:

Luzeren kontrakzioa

Sistema inertzialei dagokien Lorentzen transformazioa abiapuntutzat hartuta, oso printzipio teoriko interesgarria ondorioztatzen da. Sistema inertzialen artean abiadura hutsala denean, argiaren abiadurarekin alderatuta, b zatidura nulua kontsidera daiteke, beraz, Lorentzen formulak eta abiaduren konposizio erlatibistak bat etorriko lirateke mekanika klasikoaren formulekin.

Baina, sistema inertzialen arteko abiadura erlatiboa argiaren abiaduraren antzekoa denean, Lorentzen transformazioan atzematen da x eta x¡¯ koordenaden balioa desberdina izan daitekeela bi sistemetan. Matematikoki, honako ondorioa atera daiteke: neurriaren luzera bigarren sistematik (Dl`) pausagunean dagoen sisteman neurtuko litzatekeena baino txikiagoa dela (luzera propioa izeneko neurketaren luzera, .

Denboraren dilatazioa

Lorentzen transformazioaren ekuazioak aztertzen badira, ikusten da denboraren neurketa sistema inertzial batetik bestera aldatzen dela, biak argiarekiko hutsala ez den abiadura erlatibo batean desplazatzen direnean. Horrelakoetan, ondorioztatzen da mugimenduan dagoen sisteman neurtutako denbora (Dl`) dilatatzen dela, pausagunean dagoen sistema inertzialaren denborarekiko (denbora propioa (Dt) izenekoa). Denboraren nozio ez-absolutua mekanika erlatibistaren lorpen kontzeptual handienetarikoa da. Horrela, lehenengo sisteman neurtutako denbora zati bat t, bigarren sisteman Dt` izango litzateke.

Bulkada erlatibista

Iritzi erlatibistetatik abiatuz, mekanika klasikoaren printzipioak egokitu behar dira, argiaren abiadura bere formuletan faktore nagusi bilakatzeko. Oinarri berri horien arabera, partikula baten une lineala honela definituko litzateke:

Bestalde, dinamikaren funtsezko legea hipotesi erlatibistari egokitzea honela adieraziko litzateke:

Energia erlatibista

Fisikako ekuazioetan termino erlatibistak sartzearen ondorioz, energia zinetikoaren balioa berriro formulatu behar da:

Era berean, partikula baten energia erlatibista totalaren kontzeptua honela definitzen da:

Formula horretatik honako ondorioa ateratzen da: partikula pausagunean dagoenean energia ez da anulatzen, baizik eta hondakin-itxura mantentzen da: E0 = mc²

Einstein-ek ezarritako harremana masa inertziala eta energiaren artean, teoria erlatibistaren funtsezko lorpena izan da. Harreman hori ez da teoria hutsean gelditu, izan ere, ekibalentzia hori hainbestetan erabili ohi da, esaterako erreakzio nuklearretan. Aipatutako erreakzioetan sortzen den masa-defizitak haien errendimendu energetiko handia elikatzen du (atomoen masa energia bilakatzen da).