| תורת היחסות הפרטית (או המצומצמת) שנוסחה על ידי הפיסיקאי היהודי המפורסם אלברט איינשטיין (1879–1955) בשנת 1905, נחשבת לאחד הענפים החשובים של הפיסיקה המודרנית ולתיאוריה ששינתה את מושגינו על הזמן והמרחב.
איינשטיין ניסח את התיאוריה כדי לפתור שתי בעיות שהפיסיקאים בני זמנו התחבטו בהן. הבעיה העיקרית הייתה קשורה בעובדה שמהירות האור ושאר הגלים האלקטרומגנטיים בריק היא קבועה (299,793 ק”מ בשנייה בקירוב), בלי תלות בתנועה היחסית בין מכשיר המדידה ומקור הגל, בניגוד לתחזיות הפיסיקה הקלאסית. (הבעיה השנייה קשורה בכך שנוסחאות מסוימות מתחום החשמל והמגנטיות משנות את צורתן במעבר בין שתי מערכות ייחוס, כלומר מערכות קואורדינטות, שהאחת נעה ביחס לשנייה). איינשטיין הפך את העובדה שמהירות האור קבועה לגבי כל צופה להנחת היסוד של התיאוריה שלו. אליה הוא צירף הנחת יסוד נוספת, שלפיה לחוקי הפיסיקה יש צורה זהה בכל מערכת ייחוס (או ליתר דיוק בכל מערכת אינרציאלית, כלומר בכל מערכת שבה מתקיימים חוקי ניוטון). משתי ההנחות הללו הוא פיתח, בעזרת ניסויים מחשבתיים פשוטים, את משוואות תורת היחסות הפרטית. משוואות אלה מלמדות כי שני צופים הנמצאים במנוחה בשתי מערכות ייחוס הנעות זו ביחס לזו במהירות קבועה – למשל, צופה על כדור הארץ וצופה הנמצא בחללית הנעה במהירות גבוהה ביחס לכדור הארץ – לא יסכימו ביניהם על משך הזמן שחלף בין שני מאורעות. לדוגמא, אם הצופה שבחללית נע במשך שנה אחת במהירות השווה ל-98% ממהירות האור, וחוזר אחר-כך לכדור הארץ, הוא ימצא שבכדור הארץ עברו חמש שנים תמימות. מסקנה נוספת של תורת היחסות הפרטית היא שמהירות האור מהווה גבול עליון למהירות שאפשר לנוע בה. מהירותו של גוף חומרי, בכל מערכת ייחוס, תהיה תמיד קטנה ממהירות האור. אנרגיה יכולה לעבור ממקום למקום במהירות האור ממש, אך לא במהירות הגבוהה ממהירותה אור. גם בכמה מדידות אחרות הקשורות לחללית יקבלו הצופה שבכדור הארץ והצופה שבחללית תוצאות שונות. למשל, לצופה שבכדור הארץ אורכה של החללית הנעה ייראה קצר מאשר אורכה במנוחה. אם הוא יצליח למדוד את מסת החללית, התוצאה שיקבל תהיה גדולה ממסתה במנוחה. לגבי הצופה שבחללית, שני הגדלים הללו יהיו זהים לגדלים הנמדדים במנוחה. עוד תוצאה חשובה של התיאוריה היא שבתנאים מסוימים אפשר להפוך מסה לאנרגיה, או אנרגיה למסה, לפי “שער החליפין” הנתון בנוסחה: E=mc2, שבה m היא המסה, E היא האנרגיה השקולה לה ו-c היא מהירות האור. בתורת היחסות הפרטית נוח להציג את היקום כמרחב בעל ארבעה ממדים, שבו הזמן הוא הממד הרביעי. הצירוף של שלושת ממדי המרחב וממד הזמן נקרא מרחב-זמן. יש לציין כי כל התופעות שמנבאת תורת היחסות הפרטית אושרו במלואן בניסויים.
לקריאה ועיון נוסף באינטרנט: |