نظرية النسبية لأينشتاين ليست نظرية واحدة، بل تتألف من نظريتين رئيسيتين :

1. النسبية الخاصة (Special Relativity):

تتناول هذه النظرية علاقة المكان والزمان والسرعة، خاصةً عند السرعات القريبة من سرعة الضوء. وتعتمد على مبدأين أساسيين:

*

مبدأ النسبية:

تكون قوانين الفيزياء متطابقة لجميع المراقبين في حالة حركة منتظمة (أي حركة بسرعة ثابتة وفي خط مستقيم). بمعنى آخر، لا توجد تجربة فيزيائية يمكن أن تحدد حالة الحركة المنتظمة للجسم.
*

ثبات سرعة الضوء:

سرعة الضوء في الفراغ ثابتة وقيمتها c ≈ 299,792,458 متر في الثانية، بغض النظر عن سرعة مصدر الضوء أو سرعة الراصد.

النتائج الهامة للنسبية الخاصة تشمل:

*

تمدد الزمن:

يبدو الزمن أبطأ بالنسبة لمراقب ساكن مقارنة بمراقب يتحرك بسرعة عالية.
*

انكماش الطول:

يبدو طول الجسم المتحرك أقصر في اتجاه حركته بالنسبة لمراقب ساكن.
*

تكافؤ الكتلة والطاقة:

علاقة شهيرة E=mc² ، حيث E هي الطاقة، m هي الكتلة، و c هي سرعة الضوء. هذه المعادلة تبين أن الكتلة والطاقة وجهان لعملة واحدة، ويمكن تحويل أحدهما إلى الآخر.


2. النسبية العامة (General Relativity):

تُوسّع هذه النظرية النسبية الخاصة لتشمل الجاذبية. فهي تصف الجاذبية ليس كقوة، كما في نظرية نيوتن، بل كتأثير هندسي للزمكان. تعتمد النسبية العامة على مبدأ التكافؤ، الذي ينص على أن تأثير الجاذبية لا يمكن تمييزه عن تأثير التسارع.

النتائج الهامة للنسبية العامة تشمل:

*

انحناء الزمكان:

الكتل والطاقة تُسبب انحناءً في نسيج الزمكان، وهذا الانحناء هو ما نلاحظه كجاذبية. الأجسام تتحرك في مسارات جيوديسية (أقصر مسافة بين نقطتين) على سطح الزمكان المنحني.
*

انحناء الضوء:

الضوء ينحني عندما يمر بالقرب من أجسام ضخمة.
*

تمدد زمني جاذبي:

الزمن يمر بشكل أبطأ في مجال جاذبية أقوى.
*

الثقوب السوداء:

تنبأت النسبية العامة بوجود الثقوب السوداء، وهي مناطق ذات جاذبية شديدة لدرجة أن لا شيء، حتى الضوء، يمكنه الهروب منها.
*

موجات الجاذبية:

تموجات في نسيج الزمكان تنتشر بسرعة الضوء.


باختصار، النسبية الخاصة تتناول المكان والزمان والسرعة عند السرعات العالية، بينما النسبية العامة تتناول الجاذبية كتأثير هندسي للزمكان. كلا النظريتين ثورتا فهمنا للكون ولهما تطبيقات هامة في مجالات مثل الفيزياء الفلكية، علم الكونيات، وتكنولوجيا الأقمار الصناعية (مثل نظام تحديد المواقع GPS).