Die spezielle Relativitätstheorie ist eine wissenschaftliche Theorie, die beschreibt, wie sich Materie durch Zeit und Raum bewegt. Als sie 1905 von Albert Einstein erstmals veröffentlicht wurde, führte die spezielle Relativitätstheorie zu einer Revolution in der Physikgemeinde und ließ uns das Universum in einem neuen Licht betrachten. Die spezielle Relativitätstheorie ist eine der am besten bestätigten physikalischen Theorien aller Zeiten, und ihre Vorhersagen wurden auf mehr als zwanzig Dezimalstellen genau bestätigt.
Die beiden grundlegenden Postulate der speziellen Relativitätstheorie sind, dass die Gesetze der Physik unabhängig von der absoluten Geschwindigkeit gleich sind und dass die Lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter konstant ist. Wenn Sie sich in einer geschlossenen Kiste mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, sagt die spezielle Relativitätstheorie voraus, dass kein Experiment, das Sie in der Kiste durchführen, Ihnen sagen kann, wie schnell sich die Kiste bewegt. Ebenso bleibt die Lichtgeschwindigkeit für einen Beobachter innerhalb der Box gleich, selbst wenn sich die Box selbst mit einem großen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit bewegt.
Die spezielle Relativitätstheorie gibt die von Newton entwickelten Begriffe des „absoluten Raums“ und der „absoluten Zeit“ auf. Unter der speziellen Relativitätstheorie gibt es keine einzige universelle Zeit; vielmehr ist die Zeit für jeden Beobachter anders. Es gibt auch kein einziges universelles Maß für den Raum; ein einzelnes Lineal kann länger oder kürzer sein, je nachdem, wer es misst. Schließlich vereint die spezielle Relativitätstheorie die Konzepte von Raum und Zeit in einer einzigen vierdimensionalen Struktur namens „Raumzeit“.
Wenn sich ein Objekt relativ zu Ihnen mit hoher Geschwindigkeit bewegt, verhält sich das Objekt gemäß der speziellen Relativitätstheorie seltsam. Seine Masse wird zunehmen, so dass es immer schwieriger wird, ihn zu beschleunigen, wenn er sich der Lichtgeschwindigkeit nähert. Es scheint in seiner Bewegungsrichtung zu schrumpfen und wird mit zunehmender Geschwindigkeit immer mehr verzerrt. Die Zeit des Objekts wird ebenfalls verzerrt; Wenn sich auf dem Objekt eine Uhr befindet, scheint diese langsamer zu ticken. Diese Effekte treten bei jedem Objekt auf, aber sie machen sich erst bemerkbar, wenn sich Objekte der Lichtgeschwindigkeit nähern.
Die spezielle Relativitätstheorie verbietet jedem Objekt, sich schneller als Lichtgeschwindigkeit zu bewegen. Wenn ein Objekt für einen Beobachter schneller als Lichtgeschwindigkeit zu sein scheint, muss es möglich sein, einen Beobachter zu finden, der das Objekt in der Zeit rückwärts reisen sieht. Wenn sich die Geschwindigkeit eines Objekts der des Lichts nähert, gehen seine Masse und kinetische Energie ins Unendliche. Selbst Informationen dürfen nicht schneller als das Licht reisen, da dies auch das Senden von Nachrichten in der Zeit ermöglichen würde.