Lorentzin symmetria suhteellisuusteorian perustana

 Hollantilaisen Hendrik Lorentzin (1853–1928) nimeä kantava Lorentzin symmetria on aika-avaruuden symmetriaa. Tämän symmetrian uskotaan olevan luonnon tarkka ominaisuus.

Lorentzin symmetrian mukaan fysiikan lait ovat samoja kaikkien havainnoitsijoiden ja koordinaatistojen kesken, jos ne eivät ole kiihtyvässä liikkeessä toistensa suhteen.

Einstein otti Lorentzin symmetrian suppean suhteellisuusteoriansa perustaksi.

Pituus ja aika eivät ole absoluuttisia. Havaitsijaan nähden liikkuvan koordinaatiston etäisyydet todetaan kutistuneina ja tapahtumat hidastuneina.

Fyysikot kutsuvat ilmiöitä Lorentzin kontraktioksi ja aikadilataatioksi. Nämä Lorentzin muunnokset ja koordinaatistojen väliset matkan ja ajan muunnoskaavat eli Lorentzin muunnokset tunnettiin jo ennen Einsteinia. Niiden lähtökohta oli kuitenkin erilainen.

Einstein hylkäsi lisäksi absoluuttisen ajan käsitteen. Hän korvasi sen suhteellisella ajalla, ja asetti valonnopeuden vakioksi.

Näin myös Maxwellin sähkömagnetismia koskevat yhtälöt säilyttivät muotonsa muunnosten suhteen.

Einstein ei siis tarkkaan ottaen keksinyt täysin itse suhteellisuusteoriaa. Mutta kuten historioitsija E. A. Milne sanoi:

"Kyllä, kaikki oli ennen Einsteinia jo esitetty tai ounasteltu, mutta mitään ei ollut ymmärretty".

Lorentz oli väitöksessään 1875 johtanut matemaattisesti Maxwellin yhtälöistä valon käyttäytymisen lait. Myöhemmin 1898 hän selitti elektroniteorian avulla, miten magneettikenttä silpoo aineen spektriviivoja.

Näistä tutkimuksista hän jakoi fysiikan Nobelin 1902 Pieter Zeemanin kanssa.

Lisää aiheesta:

Muualla HS.fi:ssä:

Helsingin Sanomat | hs.online@hs.fi