نظریه‌ی نسبیت خاص اینشتین

آلبرت انیشتین در سال ۱۹۰۵، نظریه‌ی نسبیت خاص را براساس دو اصل زیر، ارائه داد:

۱- اصل نسبیت: قوانین فیزیک در هر دستگاه مرجع لَخت یکسان است.

۲- اصل ثابت سرعت نور: سرعت نور در فضا، در هر دستگاه مرجع لَخت مقدار ثابت c (حدود ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه) را دارد. دستگاه مرجع لَخت، دستگاه مختصاتی‌ست که شتاب ندارد.

اصل اول‌ بیان می‌کند که قوانین فیزیک، برای هر ناظر بدون شتاب، مطلق و یکسان است و قوانینی که برای یک ناظر لَخت برقرار است، برای هر مرجع لَخت دیگر نیز برقرار است.

اما پذیرفتن اصل دوم کمی دشوارتر و عجیب‌تر است،‌چرا که با ادراک طبیعی و روزمره‌ی ما از جهان در تضاد است.

فرض کنید که در جایی ساکن ایستاده‌ایم. خودروی A با یک چهارم سرعت نور به ما نزدیک می‌شود. در یک لحظه با یک‌ چراغ قوه، پرتو نوری به سمت این خودرو می‌فرستیم. طبق مشاهدات روزمره‌ی ما، سرعت پرتو نور نسبت به ما که ساکن هستیم همان c است. همچنین خودرویی که به سمت ما حرکت می‌کند بایستی‌ سرعت نور را c/4+c یا 5c/4 اندازه‌گیری کند. حال فرض کنیم خودروی B با همان سرعت c/4 در حال دور شدن از ماست. مجددا پرتوی نوری به سمت آن می‌فرستیم.

به طور طبیعی انتظار داریم که سرعتی که خودروی B اندازه‌گیری می‌کند c-c/4 یا 3c/4 باشد. اما در کمال تعجب براساس اصل دوم نسبیت خاص، هر سه ناظر، یعنی ما که ناظر ساکن هستیم، خودروی A و خودروی B، سرعت نور را همان مقدار ثابت C اندازه گیری می‌کنند.