Hvad er relativitetsteori?

Lad os tage endnu en skefuld på relativitetskeglen – en dejlig smag af Schwarzwald fra den tyskfødte fysiker Albert Einstein. Som vi netop har nævnt, blev den galilæiske relativitetsteori brudt, selv efter at den fik et par justeringer fra newtonsk fysik. Videnskabsfolk fandt ud af, at lyset bevæger sig med konstant hastighed, selv i et tog, der kører i høj fart.

Derpå foreslog Einstein den specielle relativitetsteori, som kan koges ned til følgende: Fysikkens love er de samme i alle inertiale rammer, og lysets hastighed er den samme for alle observatører. Uanset om man befinder sig i en nedbrudt skolebus, et tog med høj fart eller et eller andet futuristisk raketskib, bevæger lyset sig med samme hastighed, og fysikkens love forbliver konstante. Hvis man antager, at hastighed og retning er konstante, og der ikke var et vindue at kigge igennem, ville man ikke kunne se, hvilket af disse tre fartøjer man rejste i.

Men forgreningerne af den specielle relativitetsteori påvirker alt. I bund og grund foreslog teorien, at afstand og tid ikke er absolutte.

Nu er det tid til den tredje kugle is, og det er endnu en heftig portion fra Einstein. Lad os kalde den tysk chokolade. I 1915 offentliggjorde Einstein sin generelle relativitetsteori for at inddrage tyngdekraften i den relativistiske opfattelse af universet.

Det vigtigste begreb, som man skal huske, er ækvivalensprincippet, som siger, at tyngdekraften, der trækker i én retning, svarer til acceleration i en anden retning. Det er derfor, at en elevator, der accelererer, giver en følelse af øget tyngdekraft, mens den stiger, og mindre tyngdekraft, mens den falder. Hvis tyngdekraften er ækvivalent med acceleration, betyder det, at tyngdekraften (ligesom bevægelse) påvirker målinger af tid og rum.

Det ville betyde, at et tilstrækkeligt massivt objekt som en stjerne forvrænger tid og rum gennem sin tyngdekraft. Så Einsteins teori ændrede definitionen af selve tyngdekraften fra at være en kraft til at være en forvrængning af rumtiden. Forskere har observeret gravitationens forvrængning af både tid og rum for at bakke denne definition op.

Her er hvordan: Vi ved, at tiden går hurtigere i kredsløb end på Jorden, fordi vi har sammenlignet urene på Jorden med urene på satellitter i kredsløb længere væk fra planetens masse. Forskere kalder dette fænomen for gravitationel tidsudvidelse. På samme måde har videnskabsfolk observeret lige lysstråler, der krummer sig rundt om massive stjerner i det, vi kalder gravitationslinser.

Så hvad gør relativitetsteorien for os? Den giver os en kosmologisk ramme, hvorfra vi kan tyde universet. Den giver os mulighed for at udforske himlens mekanik, forudsige eksistensen af sorte huller og kortlægge de fjerne dele af vores univers.

Udforsk nedenstående links for at lære endnu mere om kosmologi.

Mere gode links