Transformasi Galileo dan Percobaan Michelson-Morley

Peristiwa dalam fisika didefinisikan sebagai segala sesuatu yang terjadi pada suatu titik tertentu dalam ruang dan pada sautu waktu tertentu. Gerak sebuah benda merupakan sebuah rentetan acuan pengamatan terhadap gerak benda tersebut. Tanpa sistem kerangka acuan konsep gerak benda tidak ada artinya. Apabila Anda hendak mempelajari benda yang sedang bergerak dalam arah horizontal, Anda dapat memilih sebuah kerangka acuan yaitu suatu tempat tertentu yang diam terhadap benda tersebut.

Anda dapat pula memilih kerangka acuan lain, yang bergerak dengan kecepatan tetap terhadap benda tersebut. Menurut seorang pengamat dalam kerangka acuan ini, benda tersebut sedang melakukan gerakan dalam arah horizontal dengan kecepatan tetap. Kerangka acuan yang diam atau bergerak dengan kecepatan tetap terhadap benda yang sedang diamati tersebut dikenal dengan nama kerangka acuan inersial.

Dengan demikian, semua gerak akan dapat dinyatakan sebagai gerak relatif terhadap suatu kerangka acuan tertentu yang melekat dengan pengamat atau sebagai tempat melakukan pengamatan. Pada dasarnya, ada kebebasan untuk memilih kerangka acuan ini. Akan tetapi, tentu saja dalam praktiknya Anda akan memilih kerangka acuan yang memungkinkan penyelesaian persoalan dengan cara yang paling sederhana. Kerangka acuan yang telah dipilih untuk menelaah suatu peristiwa fisika selalu dapat dikaitkan dengan suatu sistem koordinat tertentu.

Selanjutnya, hukum-hukum fisika yang berlaku dalam kerangka acuan yang telah dipilih dinyatakan dalam sistem koordinat tersebut. Contoh sistem koordinat yang dipakai adalah sistem koordinat cartesius, sistem koordinat silinder, atau sistem koordinat bola. Para pakar fisika percaya bahwa hukum-hukum alam bersifat mutlak. Hal ini berarti bahwa hukum-hukum fisika yang menggunakan hukum alam tersebut tidak bergantung pada pemilihan kerangka acuan yang diambil. Dalam kerangka acuan apapun seharusnya hukum-hukum fisika tetap sama. Persyaratan bahwa hukum-hukum fisika bersifat mutlak ini dikenal dengan prinsip relativitas.

Prinsip relativitas merupakan prinsip yang paling mendasar dalam fisika. Dengan demikian, prinsip relativitas mensyaratkan bahwa hukum-hukum fisika memiliki bentuk yang sama dalam sistem koordinat mana pun yang dipilih. Persamaan yang berlaku seperti itu disebut persamaan yang invarian. Jadi, jika terdapat dua pengamat yang merumuskan hukum fisika secara relatif terhadap masing-masing sistem koordinatnya, hubungan atau persamaan yang mengaitkan koordinat-koordinat kedua sistem koordinat itu haruslah sedemikian rupa sehingga bentuk hukum fisika tidak berubah (invarian). Hubungan atau persamaan yang mengaitkan koordinat-koordinat kedua sistem koordinat ini dikenal sebagai transformasi koordinat.

Berdasarkan ruang lingkup hukum-hukum fisika yang ditinjau terdapat tiga prinsip relativitas yang dikemukakan antara lain sebagai berikut.

1. Prinsip relativitas Galileo dengan transformasi koordinat adalah transformasi Galileo.
2. Prinsip relativitas khusus Einstein dengan transformasi koordinatnya adalah transformasi Lorentz.
3. Prinsip realtivitas umum Einstein dengan tranformasi koordinatnya adalah tranformasi koordinat umum.