Milles seisneb relatiivsusteooria

Einsteini mõtted põhinesid suurel määral Michelsoni-Morley eksperimendil, millega tehti kindlaks, et valguse kiirus ei sõltu sellest, kas valgus liigub Maa liikumissuunas või sellele vastu. Selline järeldus tundub veider. Kui sõidame autoga teel, mis kulgeb paralleelselt raudteega, siis liigub vastutulev rong meie suhtes oluliselt kiiremini, kui samas suunas liikuv rong.

Nii ei ole aga valgusega. Einsteini sõnul tajuvad kõik vaatlejad, et valgus liigub vaakumis kiirusega 300 000 km/s, sõltumata sellest, kui kiiresti või mis suunas nad liiguvad. Selle peale küsis koomik Stephen Wright: „Kui sa oled valguse kiirusel liikuvas kosmoselaevas ja lülitad esituled sisse, kas siis nende valgus ei eemaldugi kosmoselaevast?”

Vastus on, et kosmoselaevas olijaile on kõik normaalne, valgus eemaldub neist valguse kiirusel. Kõrvaltvaatajaile on aga olukord teistsugune: juhul, kui kosmoselaev tõepoolest valguse kiirusel liikuda suudaks, tundub kõrvaltvaatajaile, et tulesid ei lülitatudki sisse. Kui aga kosmoselaev liigub vaid õige pisut valgusest aeglasemalt, tundub kõrvaltvaatajaile, et valgus roomab laternaist välja väga aeglaselt ehk aeg oleks justkui aeglustunud.

Sellised vastuolud tekivad seetõttu, et relatiivsusteooria kohaselt ei ole olemas universaalseid joonlaudu ja ajanäitajaid, mis erinevais olukordades ühtmoodi käituks. Kui valguse kiirus on tõepoolest konstantne nagu Einstein väitis, peavad aeg ja ruum olema subjektiivsed ehk erinevais olukordades tajutakse neid erinevalt.

Saja meetri pikkune kosmoselaev, mis liigub kiirusega 99,99 protsenti valguse kiirusest, tundub kõrvaltvaataja jaoks kõigest ühe meetri pikkusena. Kosmoselaeva sees viibijaile on ta aga endiselt saja meetri pikkune.

Veelgi veidram tundub ilmselt see, et ka aeg käib seda aeglasemalt, mida kiiremini me liigume. Kaksikute paradoksi all tuntakse lugu kaksikutest, kellest üks käis pea valguse kiirusel liikudes kosmosereisil, teine aga mitte. Taas kokku saades on kosmoses käinud kaksik noorem.

Ka mass sõltub liikumiskiirusest. Mida kiiremini objekt liigub, seda massiivsem ta on. Tegelikult tulebki siit välja, et mitte ükski kosmoselaev ei saavuta kunagi valguse kiirust, sest siis peaks ta mass olema lõputult suur. Valgust kandvatel osakestel ehk footonitel aga seisumassi ei ole, seetõttu saab valgus valguse kiirusel liikuda.

Relatiivsusteooriast tuleneb ka üks kuulsamaid valemeid, mille kohaselt on mass ja energia üksteiseks muundatavad. E=mc² ehk energia on massi ja valguse kiiruse ruudu korrutis.