Nak kongsi tentang teori kerelatifan (theory of relativity). Teori popular dalam fizik. Teori kerelatifan ada dua: Teori kerelatifan khas & teori kerelatifan am.

Ini gambar Einstein tengah ajar teori kerelatifan. Orang depan yang pegang kepala itu dah pening.

Teori kerelatifan khas ada 2 rukun:

1. Kelajuan cahaya bergerak dalam vakum selaju 300,000 km/s dan kelajuan ini tidak akan berubah dalam semua rangka rujuk inersia.

Okey, apa maksudnya ini? Pertama sekali kena tahu dulu apa maksud rangka rujuk inersia.

Rangka rujuk inersia adalah rangka rujuk yang mempunyai halaju malar (constant velocity).

Misalnyanya, kita duduk dalam kereta api yang bergerak malar selaju 100 km/j. Selagi kelajuan itu tak berubah, selagi itu kita berada dalam rangka rujuk inersia.

Kalau tengok gambar, individu A dan B berada dalam rangka rujuk inersia kerana A bergerak malar 100 km/j. B pula tidak bergerak tetapi halajunya tetap malar iaitu 0 km/j.

Asalkan tidak berlaku sebarang pecutan (acceleration/perubahan halaju), ia adalah rangka rujuk inersia.

Perhatikan gambar yang sama lagi. Individu A dan B memanah dengan kelajuan anak panah 200 km/j. Kalau ikut hukum fizik klasik, anak panah individu A lebih laju sebab ia memanah dalam keadaan bergerak.

Jadi, kelajuan anak panah A jadi 300 km/j. Anak panah B pula kekal 200 km/j.

Daripada sini, ada benda yang kena berubah untuk menjaga atau mengekalkan kelajuan cahaya iaitu masa.

Jadi, amnya, kalau bergerak mengampiri kelajuan cahaya, masa yang kita alami akan jadi lebih lambat berbanding orang yang bergerak lambat. Lagi laju gerak, lagi lambat masa.

Kita telah ada bukti akan kejadian ini. Stesyen Angkasa Mir yang dinaiki oleh Sergei Avyedev bergerak selaju 27,360 km/j selama 747 hari. Akibatnya, masa yang dialami oleh Avyedev lambat 0.02 saat.

Kelambatan masanya tidak ketara kerana Avyedev masih belum cukup laju.

Avyedev muda 0.02 saat berbanding penduduk Bumi kerana beliau pernah bergerak laju yang mengakibatkan masa yang beliau alami jadi perlahan.

Kalau Avyedev bergerak selaju 200,000 km/j. Beliau akan jadi muda 3.4 tahun. Kalau 270,00 km/j, beliau akan muda 13 tahun.

Avyedev jadi muda sebab masa yang dialami penduduk Bumi bergerak laju. Masa penduduk Bumi sudah bergerak 10 tahun, Avyedev baru 7.6 tahun sebab Avyedev bergerak selaju 200,000 km/j. Pergerakan ini telah menganggu masa yang dialami oleh Avyedev.

Jadi, ya, sebenarnya salah satu kaedah untuk ke masa hadapan adalah dengan bergerak mengampiri kelajuan cahaya kerana pergerakan ini mengakibatkan masa orang lain lebih laju ke depan, dan masa kita lambat. Hal ini menyebabkan kita lambat menua.

Okey, rukun ke-2 kerelatifan khas pula adalah hukum fizik untuk setiap rangka rujuk inersia adalah sama.

Contoh terbaik ialah kalau anda lepar syiling dalam kereta api yang bergerak secara malar ataupun tidak bergerak, syiling akan jatuh di tempat yang sama.

Kita masuk ke teori kerelatifan am pula. Teori ini menerangkan bagaimana graviti terbentuk. Ketika Isaac Newton menemui teori graviti, teorinya tidak lengkap.

Newton kata ada daya tarikan antara dua objek berjisim. Tetapi beliau tidak tahu bagaimana tarikan itu boleh berlaku.

Menurut teori kerelatifan am, graviti berlaku akibat lengkungan ruang masa oleh objek berjisim. Lagi tinggi jisim objek, lagi tinggi gravitinya sebab jisim tinggi menghasilkan lengkungan lebih dalam.

Bumi lebih tinggi gravitinya berbanding Bulan kerana jisim Bumi lebih besar.

Lengkungan ini sebenarnya adanya tarikan antara dua objek berjisim. Antara Bulan dan Bumi, antara Bumi dan Matahari dan sebagainya.

Kalau ikutkan, kita pun ada graviti sebab kita berjisim. Tetapi graviti kita sangat-sangat kecil sebab jisim kita kecil.

Dalam teori kerelatifan am, Einstein membawa idea dilasi masa (time dilation). Lagi tinggi graviti, lagi lambat masa bergerak. Misalnya, kalau kita tinggal di Bulan, masa yang kita alami lebih laju (kita cepat menua) sebab graviti Bulan lebih kecil berbanding Bumi.

Idea dilasi masa kegravitian ini digambarkan dengan baik dalam filem Interstellar (2014). John Cooper pernah datang ke planet yang tinggi gravitinya, 130% lebih tinggi daripada graviti Bumi. 1 jam di planet ini berlalu bersamaan dengan 7 tahun di Bumi.