Aja aeglustumine

Vaatame, mis järeldub absoluutkiiruse printsiibist ehk sellest, et valgus levib nii paigal seisvate kui liikumatute objektide suhtes sama kiirusega. Kujutame ette liikuvat vankrit, kus istub ülespoole suunatud taskulambiga poiss. Kui ta lülitab lambi sisse, hakkab valgus otse üles levima. Kuna valgus ei levi silmapilkselt, vaid lõpliku kiirusega, jõuab see mingi kõrguseni teatud kindla ajaga.

Kuidas näeb valguse levimist aga eemal seisev paigalseisev tütarlaps? Paigalseisja suhtes ei levi valgus lambi liikumise tõttu otse üles, vaid kaldu ja läbitud teepikkus on suurem kui poisi suhtes näha on. Vaata selgitavat videoklippi:

LIIKUJA SUHTES                 PAIGALSEISVA VAATLEJA SUHTES


Valguse kiirus on aga nii liikuva kui paigalseisva vaatleja suhtes sama. Kui kiirus on sama, siis pikema tee läbimiseks kulub rohkem aega. Seega paigalseisjal kulub sama nähtuse vaatlemisel rohkem aega kui kiiresti liikujal. Kiirus peab muidugi väga suur olema - võrreldav valguse kiirusega.

Jõudsimegi esimesele huvitavale järeldusele, mis igapäevase kogemusega vastuolus. Aeg pole kõigi jaoks sama. Mida kiiremini liikuda, seda vähem aega kulub. Aja kulg sõltub liikumiskiirusest! Kiiresti liikudes aeg aeglustub.

Aja sõltuvust kiirusest väljendab valem:
           
Paigalseisja aja tähiseks on t ja liikuja ajaks t₀. Valemist on näha, et kui liikumist pole (kiirus v = 0) või kiirus on valguse kiirusega võrreldes väike,  siis erinevust aegade vahel pole ja t = t₀.

Pikkuste ja kauguste lühenemine

Mis järeldub sellest, et suurel kiirusel kulub vähem aega? Kujutame ette, et lendame kiirusega, mis moodustab 87 % valguse kiirusest. Võttes aja kiirusest sõltuvuse valemis kiiruseks 0,87∙c, saame t = 2∙t₀. Sellise kiirusega liikujal kulub paigalseisjaga võrreldes poole vähem aega.

Kui nüüd sellise valguse kiirusest veidi väiksema kiirusega lennata Päikesesüsteemile lähima täheni, mis asub nelja valgusaasta kaugusel, näeb Maal paigal asuv vaatleja selleks kuluvat veidi rohkem kui neli aastat. Raketis lendajal kulub aga vaid kaks aastat! Kahe aastaga ei jõua valguse kiirusele lähedase kiirusega kaugemale kui kaks valgusaastat. Järelikult on kiiresti liikuja jaoks täht lähemal. Suurtel kiirustel kaugused ja pikkused lühenevad.
Suurel kiirusel lühenevad pikkused sama palju kui aeg aeglustub, seega sama teguri  kordselt. Seega suurtel kiirustel on pikkused ja kaugused suhtelised (sõltuvad liikumisest). Klassikalise füüsika poolt kirjeldatavas igapäevases elus see siiski nii pole. Teame ju kõik, et lennukiga reisijal ja teda kodus ootaval sõbral kulub aeg ühesuguselt.

Massi suurenemine

Mass on keha inertsuse mõõt. Erineva massiga kehi mõjutada sama suure jõuga, kasvab suurema massiga keha kiirus aeglasemalt. Kujutame seekord ette, et lükkame mingit keha pidevalt sama suure jõuga. Keha kiirus hakkab selle tagajärjel kasvama. Kui jõud ei muutu, kasvab ka kiirus ühtlaselt (muutumatu kiirendusega). Kui lükkamise käigus kasvab kuurus juba väga suureks ja hakkab valguse kiirusele lähenema, hakkab aeg muutuma. Paigalseisva vaatleja jaoks kulub kiiruse kasvatamiseks sama suuruse võrra järjest rohkem aega. Kiiruse kasv muutub järjest aeglasemaks. Kiiruse kasvu aeglustumine tähendab, et keha muutub inertsemaks ehk keha mass kiiruse suurenedes kasvab

Näeme, et ka mass pole relativistlikus füüsikas enam absoluutne. Mass sõltub liikumiskiirusest. Erinevus seisva ja liikuva keha masside vahel on ka siin määratud teguriga .
Seega on massi sõltuvus kiirusest järgmine:


Keha mass koosneb kahest osast: paigalseisva keha massist e seisumassist m₀ ja massist, mis lisandub liikumisest ehk kineetilisest massist m_k:

m = m₀ + m_k

Tõsiasi, et mass kasvab valguse kiirusele lähenemisel lõpmatuks, ongi põhjuseks, miks ükski aineline keha ei saa liikuda valguse kiirusel .