في عام 1905، قدم العالم ألبرت أينشتاين نظريته الشهيرة للنسبية الخاصة التي قلبت المفاهيم التقليدية للزمان والمكان رأساً على عقب. هذه النظرية الثورية أسست لبنية جديدة للسلوك الفيزيائي للأجسام، خاصة بالنسبة للمادة ذات الكتل العالية والأشعة الكهرومغناطيسية كالضوء. تشير النسبية إلى مبدأين أساسيين هما: عدم وجود سرعة مطلقة ومفهوم تغيير المسافة والوقت بناءً على حركة المراقب.
مبادئ النظرية النسبية الخاصة
تنص النظرية النسبية الخاصة على أن قوانين الفيزياء واحدة بالنسبة لجميع الأنظمة المرجعية الغير متسارعة فيما بينها. هذا يعني أن القوانين الفيزيائية مثل الحركة والقوة تبقى ثابتة عند مقارنتها بأنظمة مرجعية مختلفة لا تسارع فيها أحد الأجسام بالنسبة للأخرى. لكن عندما ننظر إلى السرعات المرتفعة جداً - تقارب سرعتها سرعة الضوء- فإن صورتنا التقليدية للزمن والمساحة تتغير بشكل كبير.
الوقت والطول والتضاؤل النسبي
وفقاً للنسبية الخاصة لأينشتاين، ينكمش طول الجسم المتحرك بمعدلات عالية بسرعته الذاتية. كما يبدو أيضاً أن مرور الوقت يتم بطريقة بطيئة نسبياً بالمقارنة مع الراصد الخارجي. يُطلق على ظاهرة انخفاض مؤشر الساعة أثناء التحرك تسميتها "تأثير توسيع الزمن". بالإضافة لذلك، تؤكد النظرية أنه كلما اقتربت جسم ما من سرعة الضوء، زادت كتلة الجسيمات فيه وبالتالي يصبح الأمر أكثر تعقيداً لتسريعه نحو أعلى مستويات تلك السرعات القصوى.
##### التأثيرات العملية والنظرية العامة
قد تبدو هذه الأفكار مجرد مفاهيم رياضية ولكن لها تأثيرا عمليا هائلا بدءا من تصنيع الساعات الذرية وحتى نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). وفي العام التالي لنشر ورقة البحث الأصلية حول النسبية الخاصة، انتقل أينشتاين لاستخلاص نتائج مماثلة للتفاعلات الجاذبية تحت مظلة نظرية النسبية العامة والتي طرحتها سنة ١٩١٥. تعتبر كلا النظريتان ركيزتين رئيسيتين لميكانيكا الكم الحديثة وتطبيقاتها الواسعة في رسم خرائط المجال العلمي الحديث اليوم.
