Relativitáselmélet középszinten – 5. Speciális relativitáselmélet

A speciális relativitás elve Galilei elvének kiterjesztése a mechanika törvényeiről minden fizikai törvényre, azaz eszerint nemcsak mechanikai, hanem semmilyen fizikai kísérlettel nem lehet különbséget tenni az inerciarendszerek között. Az elv Einstein általi kimondásához a Michelson–Morley-kísérlet vezetett, amelynek eredeti célja a Földnek a feltételezett abszolút nyugvó éterhez viszonyított sebességének meghatározása lett volna. A megdöbbentő eredmény szerint azonban a Föld sebessége az éterhez képest nem változik a Nap körüli keringése során. A korabeli feltételezés szerint ugyanis a fény sebessége az éterhez képest lett volna állandó. Einstein elvetette az éter fogalmát, viszont feltételezte, hogy a fény minden inerciarendszerben minden irányban ugyanazzal a c fénysebességgel mozog. Ez ellentmondott a sebesség-összeadás klasszikus elméletének és a Galilei-transzformációnak, de meg tudta magyarázni a Lorentz-transzformációt és számos más klasszikusan értelmezhetetlen kísérleti eredményt.

Más megfogalmazással a természettörvények valamennyi inerciarendszerben azonosak. Az őket kifejező egyenletek változatlanok maradnak, ha egy inerciarendszerről áttérünk egy másikra. Azaz egy bizonyos természettörvényt különböző inerciarendszerekben tér- és időkoordinátákkal kifejező egyenletek azonos alakúak.

A speciális relativitás elvének van egy fontos következménye: nem létezik abszolút nyugvó vonatkoztatási rendszer, azaz abszolút tér. Az abszolút tér fogalma az emberi szemlélet számára kényelmes kategória, amelynek feladása nem könnyű. Newton szerint – filozófiai okokból – szükségünk van az abszolút tér és az abszolút idő fogalmára. Pontosabban, bizonyos fizikai jelenségek magyarázatához fel kell tételeznünk az abszolút sebesség, illetve gyorsulás fogalmát, ezt pedig csak úgy érthetjük meg, ha feltesszük, hogy létezik abszolút tér és idő.