Fagstoff

Relativitetsteorien

Publisert: 21.01.2010, Oppdatert: 03.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Jorda beveger seg i en ellipsebane rundt sola med en hastighet på ~ 30 km/s. Fra forsøkene med relativ bevegelse, burde man forvente at lys utsendt fra jorda i dens bevegelsesretning, skulle ha en hastighet på ~ 330.000 km/s, mens lys utsendt i motsatt retning skulle bevege seg med ~ 270.000 km/s.

Portrettbilde av den sveitsiske fysikeren Albert EinsteinAlbert Einstein

I tidsrommet 1880 til 1910 ble det utført mange eksperimenter for å måle lysets hastighet. Målingene av c viste ingen retnings-avhengighet. Det var som om jorda skulle være i ro. Men dette var umulig ut fra gravitasjonsteorien. Sola ville da ha trukket jorda inn til seg på kort tid.

I begynnelsen av det 20. århundre publiserte Albert Einstein (1879–1955) den spesielle relativitetsteorien. Et av postulatene i teorien er: Lys i det tomme rom (vakuum) beveger seg alltid med konstant hastighet uavhengig av bevegelsen til kilden. Denne påstanden er tilsynelatende i strid med den relative bevegelsen i mekanikken som Galilei og Newton introduserte, men Einstein fant en forklaring.

Det fundamentalt nye var at ved høye hastigheter, nær lyshastigheten, kan vi ikke bruke Newtons bevegelseslære. Den gjelder bare for objekter med relativ lav hastighet, mye mindre enn 10 % av c.

Den mest betydningsfulle konsekvens av relativitetsteorien er Einsteins berømte formel, som gir en sammenheng mellom masse og energi.


E=mc2

 

hvor c er lyshastigheten (i m/s), m legemets masse (i kg), mens E er energien i joule (J). Et legeme med masse m inneholder en enorm energi, selv om m er liten. Dette skyldes at kvadratet av c er et veldig stort tall. Om bare et milligram masse blir frigjort får man nok energi til et vanlig norsk hjem for ett år.

Einstein argumenterte også for at lys avbøyes i et tyngdefelt. Det betyr at lysstrålene har masse. En slik avbøyning, selv om den er meget liten, stemmer med observasjoner.