Co to jest teoria względności Einsteina?
Teoria względności to dwie powiązane teorie fizyczne Einsteina: szczególna teoria względności (STW, 1905) i ogólna teoria względności (OTW, 1915). STW rewolucjonizuje mechanikę przy prędkościach bliskich prędkości światła, łącząc przestrzeń i czas w czasoprzestrzeń i wyprowadzając równoważność masy i energii (E=mc^2). OTW opisuje grawitację jako zakrzywienie czasoprzestrzeni przez masę i energię.
Szczególna teoria względności: postulaty – prawa fizyki są jednakowe we wszystkich inercjalnych układach odniesienia; prędkość światła w próżni c jest taka sama dla wszystkich obserwatorów. Konsekwencje: dylatacja czasu (czas biegnie wolniej dla szybko poruszającego się obiektu), kontrakcja długości, wzrost masy z prędkością, E=mc^2. GPS wymaga korekty STW i OTW – bez niej błąd pozycji narastałby o ok. 10 km/dobę. Ogólna teoria względności: masa i energia zakrzywiają czasoprzestrzeń; ciała poruszają się po geodezjach tej zakrzywionej przestrzeni (to co nazywamy grawitacją). Konsekwencje: soczewkowanie grawitacyjne (potwierdzone 1919), fale grawitacyjne (odkryte LIGO 2015, Nobel 2017), czarne dziury, precesja peryhelium Merkurego, czerwone przesunięcie grawitacyjne.
Teoria względności jest jednym z dwóch filarów fizyki XX i XXI wieku (obok mechaniki kwantowej). Wielkim wyzwaniem jest unifikacja OTW z mechaniką kwantową w teorię kwantowej grawitacji – czarne dziury i Wielki Wybuch są granicami, gdzie obie teorie są niezbędne, lecz niezgodne. Astronomia jest laboratorium teorii względności: obserwacje zakrzywienia światła przy zaćmieniach, pomiary precesji orbit pulsarów podwójnych i bezpośrednie detekcje fal grawitacyjnych przez LIGO/Virgo/KAGRA są testami OTW z rosnącą precyzją.