תורת היחסות היא השם הכולל שניתן לשתי תורות אותן פיתח אלברט איינשטיין בתחילת המאה ה-20:
(1). 1905; תורת היחסות הפרטית. (2). 1915; תורת היחסות הכללית.
(1). תורת היחסות הפרטית עסקה בעיקרה בשני נושאים מהותיים: (I). עקרון היחסות (II). מהירות האור.
ככלל תורת היחסות הפרטית עסקה רק במערכות הנאות בתנועה קבועה ללא תאוצה (במערכות מואצות עוסקת תורת היחסות הכללית).
עקרון היחסות של גלילאו קבע שמעבר בין מערכות יחוס שונות (לא מואצות) לא ישפיע על חוקי הפיסיקה. ההסבר הפשוט ביותר לעקרון זה הוא ההשוואה בין שני אנשים היושבים בקרונות אטומים לחלוטין לסביבה, אחד יושב בקרון נייח והאחר בקרון הנוסע במהירות קבועה (ללא תאוצה או תאוטה). שום ניסוי פיסיקאלי שיבצעו האנשים לא יכול לגלות להם באיזה קרון הם מצויים- הנייח או הנייד. הבעיה היא שמשוואות מקסוול העוסקות באלקטרומגנטיות סותרות את העיקרון הזה אלא אם כן מהירות האור קבועה בוואקום. איינשטיין קבע שמהירות האור בוואקום קבועה לכל צופה ללא תלות במהירותו וערכה קרוב ל 300,000 ק"מ בשנייה. כאשר אנו צופים באצן הרץ בתוך רכבת נוסעת המהירות בה האצן חולף על פנינו היא סכום מהירותו ומהירות הרכבת; במקרה של האור, חיבור המהירויות אינו תקף. לצופה המביט מהצד בקטר הנוסע במהירות הקרובה למהירות האור, מהירות האור הנפלטת מקדמת הקטר תהייה זהה למהירות האור בקטר זהה שעומד במקום.
מתוך עובדה זו נגזרות מספר תופעות מפתיעות:
(א). גוף שינוע במהירות קרובה למהירות האור יתקצר! במידה ובתוך החללית יהיו אנשים הם לא יחושו בשינוי אך צופה חיצוני היה רואה זאת.
(ב). אדם שינוע במהירות גבוה מאוד, המתקרבת למהירות האור, הזמן עבורו יעבור יותר לאט אך הוא לא יחוש בכך. התופעה מוכרת בתיאור של תאומים זהים כאשר אחד נשאר על כדור הארץ בעוד השני יוצא למסע קצר במהירות הקרובה למהירות האור. כאשר התאום המטייל ישוב הוא יגלה שבעוד שעבורו חלפו מספר שעות הרי שאחיו הזדקן בחודשים ואף שנים (בתלות בכמה הייתה קרובה המהירות למהירות האור).
(ג). גוף שינוע במהירות קרובה למהירות האור מסתו תגדל. במידה ובתוך החללית יהיו אנשים הם לא יחושו בשינוי אך צופה חיצוני היה רואה זאת.
בנוסף, תורת היחסות הפרטית הביאה לעולם את אחת מהנוסחאות המפורסמות ביותר: E=MC², או במילים אחרות: שקילות מסה ואנרגיה.
(2). תורת היחסות הכללית עסקה במערכות מואצות וניסתה להסביר את הכבידה תוך כדי הביסוס של השקילות (זהות) בין תאוצה לכבידה. התיאוריה מסבירה שכל גוף בעל מסה יוצר עיוות במרחב החלל. ניתן לתאר זאת כיריעת גומי מתוחה עליה נניח כדור כבד, הכדור יצור שקע ביריעה ואם נניח גולה קטנה היא תתגלגל לכיוון השקע עד שתתנגש בכדור.
התמונה נלקחה מויקיפדיה
אחת התוצאות הנובעות מתורת היחסות הכללית היא קיומם של חורים שחורים. חורים אלו נמצאו רק שנים רבות מאוחר יותר, דבר שאישש את תורת היחסות הכללית.
תוצאה אחרת הנובעת מהמשוואות של תורת היחסות הכללית היא שהיקום דינאמי. איינשטיין מאוד לא אהב תוצאה זו משום שהוא החזיק בדעה שהיקום הוא סטטי ולכן הוא המציא את ה"קבוע הקוסמולוגי" והוסיף אותו למשוואות. קבוע זה הוסיף גורם שאיזן את הכוחות המתוארים במשוואה ו"יצר" מצב סטטי.
יותר מאוחר, כאשר הוכח כי היקום איננו סטטי, איינשטיין התייחס לקבוע הקוסמולוגי כ"טעות הכי גדולה שלי".
מאת: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.