Teorie relativity je sada dvoufyzikálníchteorií vytvořenýchAlbertem Einsteinem:speciální teorie relativity (STR) aobecné teorie relativity (OTR). Tyto teorie si za cíl daly vysvětlit fakt, žeelektromagnetické vlnění se nechová v souladu sNewtonovými pohybovými zákony. Lze ukázat, že elektromagnetické vlny se pohybují konstantní rychlostí bez ohledu na rychlost pozorovatele. Základní myšlenkou obou teorií je, že dva pozorovatelé, kteří se relativně vůči sobě pohybují, zjistí mezi danými dvěma událostmi různé časové i prostorové intervaly, přestože se na oba vztahují stejné fyzikální zákony. Teorie relativity patří mezi nejzákladnější (a nejúspěšnější) teorie moderní fyziky.
Tato teorie umožnila pochopit význam některých přírodních zákonitostí při rychlostech srovnatelných s rychlostí světla. Na principech použitých při formulaci teorie relativity pak vznikla celárelativistická fyzika, tedy fyzika studující především jevy probíhající při vysokých rychlostech. Např.relativistická mechanika se zabývámechanickými jevy při vysokých rychlostech.
Ucelenou teorii později nazvanouspeciální teorie relativity sepsal mladý Einstein v červnu1905 a publikována byla na 31 stranách časopisuAnnalen der Physik v září téhož roku. V listopadu vyšel jeho další článek, který z teorie odvozoval ekvivalenci hmotnosti a energie známou jako rovniceE = mc². Název „speciální“ označuje platnost omezenou pouze nainerciální vztažné soustavy, tedy pozorovatele, kteří se vůči sobě pohybují rovnoměrně přímočaře.
Sledování jakéhokolipohybu je vždy vztahováno k určité zvolenévztažné soustavě. Pokud bychom nebyli schopni určit vztažnou soustavu, nebyli bychom schopni rozhodnout, zda se pohybujeme. O pohybu nelze bez vztažné soustavy rozhodnout. Před vznikem teorie relativity existovala představa o existenci univerzální vztažné soustavy, tedy vztažné soustavy, která vyplňuje celý prostor, a k níž by bylo možné vztahovat veškerý pohyb. Tato soustava byla spojována s pojmeméter, o němž se předpokládalo, že je vklidu vůči prostoru, který vyplňuje.Experimenty, které se pokoušely určitrelativní rychlost pohybu vůči éteru, však nebyly úspěšné. To vedlo ve svém důsledku k zavrhnutí existence univerzální vztažné soustavy a k představě, že k popisu fyzikálního děje lze zvolit libovolnou vztažnou soustavu, a také k závěru, že fyzikální zákony popisující dané děje mají ve všech vztažných soustavách stejný tvar.[zdroj?]
Ve svém článku z roku1905 nazvaném „O elektrodynamice pohybujících se těles“ vytvořil Einstein speciální teorii relativity. Speciální relativita uvažuje pouze pozorovatele, kteří jsou vinerciálních vztažných soustavách, tzn. soustavách, které se navzájem pohybujírovnoměrně přímočaře. Takoví pozorovatelé pak podle této teorie nemohou pomocí žádného experimentu určit, který z nich je v „absolutním klidu“ a který z nich se oproti tomuto klidu „pohybuje“. Tato teorie postuluje, žerychlost světla vevakuu je pro všechny takové pozorovatele stejná, nehledě na to, kterým směrem a jakou rychlostí se pozorovatelé pohybují.[zdroj?]
Jednou ze silných stránek speciální relativity je, že ji lze odvodit z pouhých dvou předpokladů:
Rychlost světla ve vakuu je konstantní.
Zákony fyziky jsou shodné pro všechny pozorovatele v inerciálních soustavách.
Obecná teorie relativity byla Einsteinem zveřejněna v roce1916 (ovšem předtím ji v cyklu čtyř přednášek, konaných od 4. do 25. listopadu 1915, prezentoval před Pruskou akademií věd[2]). Je třeba podotknout, že před Einsteinem již vytvořil a zveřejnil některé rovnice německý matematikDavid Hilbert, což vedlo k opakovaným obviněním Einsteina z plagiátorství. Je však nepochybné, že v rovnicích, které se staly předmětem sporu, byla zachycena teorie, jejímž původcem byl Einstein a Hilbertovi ji objasnil při společných hovorech, které spolu vedli v létě 1915[3]. Oba muži pak v listopadu 1915 víceméně nezávisle, avšak s povědomím o práci kolegy, odvodili rovnice, které jsou vyjádřením této teorie. Teorie obecné relativity představuje rovnici, která nahrazujeNewtonův gravitační zákon. K vysvětlenígravitace používá matematické konstrukcediferenciální geometrie atenzorů.[zdroj?]
Teorie považuje za ekvivalentní všechny pozorovatele, nejenom ty, kteří se navzájem pohybují rovnoměrně přímočaře (proto „obecná“ oproti „speciální“), pro všechny platí stejné zákony obecné relativity, i když se pohybují sezrychlením. V obecné teorii relativity už gravitace nenísíla (jako v Newtonově gravitačním zákonu), ale je důsledkem zakřiveníčasoprostoru. Obecná relativita je geometrická teorie, která předpokládá, že přítomnosthmoty čienergie „zakřivuje“ časoprostor a že toto zakřivení ovlivňuje dráhu těles (a dokonce i dráhu světla).[zdroj?]
Obecná teorie relativity není jen pouhá teoretická koncepce, naopak má důležité důsledky pro praxi. Relativistické efekty ovlivňují například satelitní měření, kdy uživatel na Zemi je dle teorie relativity v jiném referenčním rámci. Podobně musí globální navigační systémy jakoGPS,GLONASS aGalileo brát v potaz důsledky působení zemského gravitačního pole pro dosažení přesných výsledků měření. Přesné měření času taktéž. Přístroje počínaje elektronovým mikroskopem až po urychlovač částic by nefungovaly, kdyby opomenuly relativistické úvahy.[zdroj?]
