Vzťažné sústavy

Polohu telies v klasickej fyzike aj v špeciálnej teórii relativity určujeme pomocou vzťažných sústav (napr. karteziánska súradnicová sústava). Vzťažná sústava je taká sústava, voči ktorej vzťahujeme iné deje (napríklad autobus a zastávka sú rozdielne vzťažné sústavy pretože pre cestujúceho je vodič v pokoji, ale pre človeka na zastávke sa pohybuje). Poloha telesa je relatívna, môžeme ju určovať len voči iným telesám (Einstein :“Kedy stojí Ulm pri tomto vlaku?“). Pojmy, ako hore, dole, vpravo, vľavo sú relatívne a majú zmysel iba ak, povieme na čo sa vzťahujú. No a teória relativity sa zaoberá otázkou, ako závisia udalosti od pohľadov z rôznych vzťažných sústav a ako sa menia fyzikálne hodnoty ak prejdeme z jednej vzťažnej sústavy na druhú. Pre rýchlosť je závislosť od vzťažných sústav očividná: ak si zvolíme ako vzťažnú sústavu stojace auto, potom majú stromy stojace vedľa neho rýchlosť 0 km/h. Vzaté však z pohľadu auta, ktoré sa pohybuje po ceste majú tieto stromy rýchlosť 50 km/h. Možno pojem stromy sa hýbu a auto je v pokoji znie trocha čudne, ale aj z toho možno vidieť, aká je rýchlosť relatívna. Naproti tomu zrýchlenie a spomalenie sú absolútne a nezáleží na tom odkiaľ ich pozorujeme. Možno si dať otázku: závisia aj iné fyzikálne veličiny od vzťažnej sústavy?

Ako neskôr ukážem aj taká veličina ako čas je relatívna. Teória relativity, však dokazuje, že relatívnych veličín je omnoho viac. Ide napríklad o dĺžku telesa (čím sa teleso rýchlejšie pohybuje, tým sa pozorovateľovi, ktorý je v pokoji, viac skracuje, pričom nejde o optický klam), jedná sa o tzv. kontrakciu dĺžky. Ďalej by som uviedol asi najznámejší vzťah s ktorým si spája špeciálnu teóriu relativity mnoho ľudí, a to vzťah pre energiu : E=mc² . To jest, energia a hmotnosť, sú navzájom zameniteľné. Aj veľmi malá častica s malou hmotnosťou, môže pri vysokých rýchlostiach získať veľkú energiu.