Kas yra fizikoje reliatyvumo principas?

Reliatyvumo principas teigia, kad fizikos dėsniai panašiomis sąlygomis veiks taip pat, nepaisant stebėtojo buvimo vietos ar greičio. Reliatyvumo principo nereikėtų painioti su bendrosios ar specialiosios reliatyvumo teorijomis, nors tos teorijos naudoja šį principą kaip savo pagrindą. Tos teorijos buvo sukurtos XX amžiuje; reliatyvumo principą suprato daug anksčiau ir iliustravo Galilėjus garsiajame pavyzdyje, vadinamame „Galilėjaus laivu“. Einšteino reliatyvumo principo taikymas šviesai paskatino jo novatoriškas reliatyvumo teorijas.

Šimtmečius mokslą ribojo Ptolemėjo visatos modelis, pagal kurį buvo manoma, kad visos žvaigždės ir planetų kūnai skrieja aplink Žemę. Kopernikas 1500-aisiais suprato, kad saulė yra labiau tikėtinas centrinis kūnas, tačiau šiam įsitikinimui prieštaravo religinė ir mokslo valdžia. Jie teigė, kad jei Žemė judėtų, tai sukurtų poveikį, kurį galėtų stebėti žmonės. Pavyzdžiui, objektas, numestas iš pastato, nusileistų kažkur į vakarus nuo pastato, nes tuo metu, kai objektas krisdavo, planeta pasisuko į rytus.

Galilėjus, rašęs 1632 m., paneigė šį argumentą iškalbingu minties eksperimentu „Galilėjaus laivas“. Šiame pavyzdyje žmonės, keliaujantys sklandžiai jūra greitu laivu, negalėtų pasakyti, ar laivas juda, ar ilsisi, jei jie būtų uždaryti kajutėje be langų. Bet kokie daiktai kajutėje, įskaitant skraidančius vabzdžius, žuvis dubenyje ir mestą kamuolį, judėtų taip pat, nesvarbu, koks laivo išorinis judėjimas. Kitaip tariant, jų judėjimas būtų susijęs su aplinka, o ne su išoriniais veiksniais. Tas pats principas galioja ir Žemei, todėl žmonių nenuverčia planetos sukimosi jėga.

Seras Isaacas Newtonas, dirbęs vėliau tą patį šimtmetį, pritaikė reliatyvumo principą kitiems planetų kūnams ir judėjimo mechanikai apskritai. Tai padėjo jam susikurti savo teorijas, kurios tapo daugelio šiuolaikinio mokslo pagrindu. Bėgant amžiams mokslo pažanga dažniausiai buvo nutolusi nuo guodžiančios idėjos, kad yra koks nors stabilus, nekintantis atskaitos taškas, nuo kurio galima išmatuoti viską. Vietoj to mokslas ne kartą įrodė, kad nėra „fiksuoto“ atskaitos taško; viskas turi būti matuojama lyginant su kažkuo kitu.

Net XX amžiaus pradžioje daugelis mokslininkų manė, kad erdvė užpildyta stabilia terpe, vadinama „eteriu“. Tačiau Einšteinas ir kiti mokslininkai suprato, kad reliatyvumo principas galioja visiems fizikos dėsniams, todėl atsirado garsių reliatyvumo teorijų. Šių teorijų esmė ta, kad materija, energija, laikas ir net pati erdvė nėra konstantos, bet gali keistis tinkamomis sąlygomis. Einšteinas suprato, kad šviesos greitis buvo vienintelė universali konstanta, kurią galima naudoti šioms teorijoms išmatuoti ir patvirtinti. Klasikinis „Galileo“ laivo modelis kartais buvo pritaikytas erdvėlaiviams, siekiant iliustruoti principą, pagal kurį objekto judėjimas erdvėje gali būti matuojamas tik kitų objektų atžvilgiu.