reliatyvumo teorija

reliatyvùmo teòrija, fizikos teorija, nagrinėjanti erdvės, laiko, materialiųjų objektų ir jų judėjimo sąryšį. Skiriama specialioji ir bendroji reliatyvumo teorija. Specialioji reliatyvumo teorija nagrinėja kūnų judėjimą bet kuriais fiziškai leidžiamais greičiais (t. p. ir artimais šviesos greičiui), nepaisydama materialiųjų objektų įtakos erdvėlaikio savybėms. Grindžiama dviem stebėjimus ir eksperimentinius rezultatus apibendrinančiais postulatais. Pirmasis postulatas teigia, kad jokiais fizikiniais bandymais negalima nustatyti, ar inercinė sistema juda tiesiai ir tolygiai, ar ji yra rimties būsenos (reliatyvumo principas). Pirmasis postulatas apibendrina santykinį dviejų sistemų judėjimą. Antrasis postulatas teigia, kad visose inercinėse atskaitos sistemose šviesos greitis yra vienodas ir yra universalioji konstanta c [(c = 299792456,2 ± 1,1) m/s], nepriklauso nuo to, ar šviesą skleidžia nejudantis, ar tiesiai ir tolygiai judantis šaltinis. Kitaip negu visi kiti greičiai, kurie keičiantis atskaitos sistemai keičiasi, šviesos greitis vakuume nekinta, t. y. jis yra invariantas. Iš postulatų gaunamos Lorentzo transformacijos. Specialioji reliatyvumo teorija makropasaulyje taikoma labai ribotai, nes ji leidžia matavimo rezultatus palyginti tik stebėtojams, kurie vienas kito atžvilgiu juda tiesiai ir tolygiai silpnos gravitacijos erdvėlaikio srityje. Ji apibrėžia ribinį bet kurios sąveikos plitimo arba materialiojo kūno judėjimo greitį, sutampantį su šviesos greičiu vakuume. Patikslina masės sąvoką – inercinė masė m priklauso nuo greičio v: m = m₀ / $\sqrt{1-{(v/c)}^2}$; čia m₀ – kūno rimties masė, c – šviesos greitis vakuume, o kūno energiją ε = m₀ c² / $\sqrt{1-{(v/c)}^2}$ ir jo impulsą p = m₀ν / $\sqrt{1-{(v/c)}^2}$ sujungia į keturmatį energijos ir impulso vektorių. Specialioji reliatyvumo teorija plačiai taikoma makropasaulio fizikoje, kvantinėje mechanikoje, konstruojant dalelių greitintuvus ir kitur. Bendroji reliatyvumo teorija tiria erdvės ir laiko sąryšį su gravitacijos lauku ir materialiųjų objektų neinerciniu judėjimu. Pasak jos, bet koks materialus kūnas pakeičia erdvėlaikio geometriją ją iškreivindamas. Erdvėlaikis tampa neeuklidinis ir tai yra visuotinės traukos (gravitacija) priežastis. Kūnų judėjimo trajektorijos nustatomos iš gravitacijos lauko Einsteino lygčių. Iš jų išplaukia, kad bandomoji dalelė (jos masė daug kartų mažesnė už kito kūno masę ir jos poveikio galima nepaisyti) iškreivintame erdvėlaikyje juda tiesiausiu keliu. Šis kelias yra tiesė (vadinama geodezine linija) tik iškreivintame erdvėlaikyje, tačiau stebint trimatėje erdvėje jos matomos kaip kreivės. Sprendžiant gravitacijos lauko Einsteino lygtis sferiškai simetriškam medžiagos pasiskirstymui erdvėje gaunamas Schwarzschildo sprendinys, nusakantis juodąją skylę. Bendroji reliatyvumo teorija paaiškino anomalų Merkurijaus orbitos perihelio slinkimą ir numatė žvaigždės spindulio nuokrypį jam sklindant pro Saulę (1919 patvirtinta stebėjimais), patvirtino spinduliuojančio atomo dažnio raudonąjį poslinkį Žemės gravitacijos lauke bei radaro signalo, atsispindėjusio nuo Veneros paviršiaus, papildomą vėlinimą dėl to, kad Saulė iškreivina erdvėlaikį. Bendroji reliatyvumo teorija tapo mokslo apie Visatos raidą ir sandarą – kosmologijos – teoriniu pagrindu. Reliatyvumo teorija suformulavo stacionariosios Visatos modelį. Reliatyvumo teorijos pradininkas H. Minkowski, pirmines idėjas kėlė H. A. Lorentzas ir J. H. Poincaré, bet specialiąją reliatyvumo teoriją 1905 suformulavo A. Einsteinas, 1907–16 jis apibendrino reliatyvumo teoriją neinercinėms sistemoms ir sukūrė bendrąją reliatyvumo teoriją.

LIETUVOJE reliatyvumo teoriją 1926 pradėjo nagrinėti V. Čepinskis. Po II pasaulinio karo apie reliatyvumo teoriją rašė ir ją dėstė A. Jucys, K. Baršauskas, V. Kybartas, J. A. Martišius ir kiti. 1984 Vulniaus pedagoginiame universitete K. Pyragas subūrė mokslininkų grupę reliatyvumo teorijos klausimams nagrinėti.

969