Prinsip-Prinsip Relativitas Einstein

Prinsip relativitas Galileo hanya terbatas membuat persamaan gerak Newton invarian. Akan tetapi, persamaan elektromagnetik Maxwell tidak akan invarian lagi apabila prinsip relativitas Galileo itu kita coba paksakan untuk dapat diaplikasikan. Eksperimen Michelson-Morley telah menghasilkan kesimpulan bahwa prinsip relativitas Galileo tidak akan berlaku dalam gejala elektromagnetik. Padahal gejala elektromagnetik yang dirumuskan secara lengkap oleh persamaan-persamaan Maxwell sangat terkait dengan pengukuran-pengukuran dalam mekanika. Untuk itu, perlu memperluas prinsip relativitas Galileo sedemikian hingga juga persamaan elektromagnetik Maxwell, yaitu suatu prinsip relativitas yang dapat membuat persamaan Maxwell invarian.

Perluasan prinsip relativitas Galileo dirumuskan kali pertama oleh Einstein pada 1905 yang terkenal dengan nama prinsip relativitas khusus Einstein. Berikut ini adalah prinsip relativitas Einstein yang didasarkan pada dua postulatnya.

1. Kelajuan cahaya ( c ) dalam ruang hampa adalah suatu besaran mutlak.
2. Hukum-hukum mekanika Newton dan elektromagnetik Maxwell invarian dalam berbagai kerangka inersial.

Hal penting yang langsung dapat diturunkan dari prinsip di atas adalah bahwa waktu ternyata merupakan besaran yang relatif. Bukti pernyataan tersebut sangat mudah. Tinjaulah pengamat A dalam kerangka acuan S yang diam dan pengamat B dalam kerangka acuan S* yang sedang bergerak realatif terhadap S dengan kecepatan tetap. Kedua pengamat tersebut sedang mengukur laju cahaya. Menurut pengamat A, laju cahaya tersebut adalah c dan menurut pengamat B lajunya c’. Maka,

 

Menurut postulat pertama, haruslah dipenuhi persyaratan

Akan tetapi, karena jarak yang ditempuh cahaya dalam kerangka S yang diam pada umumnya belum tentu sama dengan yang ditempuh dalam kerangka acuan S* yang bergerak.Maka,

          dx ≠ dx’

Dengan demikian, agar persamaan (3) tetap terpenuhi maka, dx ≠ dx’ yang menyatakan bahwa waktu merupakan besaran relatif.