Teori relativitas khusus diterbitkan pada 1905 oleh Albert Einstein seorang ilmuwan fisika modern. Teori ini menggantikan pendapat Newton tentang ruang dan waktu dan memasukan elektromagnetisme pada persamaan Maxwell. Teori ini disebut "khusus" karena berlaku terhadap prinsip relativitas pada kasus "tertentu" atau "khusus" dari kerangka inersia dalam ruang-waktu datar, di mana efek gravitasi dapat diabaikan.
Teori relativitas khusus terdiri dari dua fostulat :
Fostulat I :" Hukum fisika dapat dinyatakan dalam persamaan yang berbentuk sama dalam semua kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tetap satu sama lain."
Postulat ini menyatakan ketiadaan kerangka acuan universal. Jika dua pengamat berada dalam kerangka acuan lembam dan bergerak dengan kecepatan sama relatif terhadap pengamat lain, maka kedua pengamat tersebut tidak dapat melakukan percobaan untuk menentukan apakah mereka bergerak atau diam. Bayangkan ini seperti saat kita berada di dalam sebuah kapal selam yang bergerak dengan kecepatan tetap. Kita tidak akan dapat mengatakan apakah kapal selam tengah bergerak atau diam.
Contoh lain, ketika pesawat sedang terbang dengan kecepatan tetap, seorang pramugari dengan santainya membagikan makanan kepada para penumpang karena dia tidak merasakan bahwa pesawat sedang terbang, yang dia rasakan pesawat tersebut sedang diam (coba kalau dia membagikan makanan di dalam metromini..hehehe). Benar atau salahkah jika pramugari tersebut mengatakan bahwa pesawat tersebut diam berdasarkan apa yang dia rasakan? menurut teori ini benar.
Postulat II : "Cepat rambat cahaya di dalam ruang hampa ke segala arah adalah sama untuk semua pengamat, tidak tergantung pada gerak sumber cahaya maupun pengamat."
Postulat kedua adalah sebuah konsekuensi dari foton yang tak bermassa bergerak dengan kecepatan cahaya pada ruang hampa. Eter tidak lagi memiliki peran khusus sebagai kerangka acuan inersia “mutlak” alam semesta, jadi bukan hanya tidak perlu, tetapi juga secara kualitatif tidak berguna di dalam relativitas khusus.
Sebagai contoh pada kasus sederhana misalkan sebuah kereta api sedang bergerak dengan kecepatan 10 km/jam lalu ada seorang pedagang asongan di dalam kereta berjalan ke arah depan dengan kecepatan 2 km/jam. Menurut pengamat yang diam di pinggir rel kereta pedagang asongan tersebut bergerak dengan kecepatan 12 km/jam (10 km/jam + 2 km/jam). Hasil pengamatan Pengamat tersebut sesuai dengan teori gerak Newton.
Bagaimana kalau kereta dan pedagang asongan tersebut bergerak dengan kecepatan mendekati atau sama dengan kecepatan cahaya? Menurut fostulat II teori Newton tidak berlaku. Kecepatan gerak pedagang asong bukanlah hasil penjumlahan seperti di atas karena menurut fostulat II kecepatan cahaya dalam ruang hampa sama besar untuk semua pengamat, tidak bergantung dari gerak pengamat itu.
Untuk menentukan kecepatan benda untuk kasus benda yang bergerak dengan kecepatan cahaya, Einstein memperkenalkan transformasi koordinat baru, dinamakan transformasi Lorentz, antara kerangka acuan inersia. Pada kecepatan lambat, transformasi ini pada dasarnya identik dengan model klasik (teori Newton), tetapi untuk kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya, menghasilkan nilai yang berbeda secara radikal.
Penjumlahan kecepatan menurut teori relativitas khusus Einstein :
Konstanta transformasi Laplace :
dengan : u = kecepatan gerak benda
Kontraksi panjang :
dengan : Lo = panjang benda menurut pengamat yang diam terhadap benda
L = panjang benda menurut pengamat yang bergerak terhadap benda
dengan : Eo = m c2 = energi diam benda, E = m c2 = energi total benda
Enstein mampu menunjukkan bahwa terdapat hubungan antara massa dan energi, melalui rumus yang sangat terkenal E=mc2. Hubungan ini telah dibuktikan dengan peristiwa yang sangat spektakuler di dunia ketika bom nuklir melepaskan energi dari massa di Hiroshima dan Nagasaki pada akhir perang dunia kedua.
Tak ada objek bermassa yang dapat bergerak dipercepat menuju kecepatan cahaya. Hanya objek tak bermassa, seperti foton, yang dapat bergerak dengan kecepatan cahaya. (foton tidak bergerak dipercepat menuju kecepatan cahaya, tetapi foton selalu bergerak dengan kecapatan cahaya).
Demikianlah penjelasan singkat tentang teori relativitas khusus, saya yakin apa yang saya ketahui dan saya tulis masih banyak kesalahan dan kekurangan. Jangan segan-segan berilkan komentar setelah reka-rekan membaca tulisan ini agar kita bisa sama-sama berbagi ilmu.
- Teori Relativitas Umum
- Teori Relativitas Khusus
- Hukum Gravitasi Newton
- Gelombang Elektromagnetik
- Fisika Modern
