Teori relativitas adalah dua teori fisika yang dikembangkan oleh Albert Einstein pada awal abad ke-20, yang merombak pemahaman kita tentang ruang, waktu, dan gravitasi. Ada dua teori utama dalam relativitas: relativitas khusus dan relativitas umum.
- Teori Relativitas Khusus (1905): Teori ini berkaitan dengan benda yang bergerak dengan kecepatan yang sangat tinggi, mendekati kecepatan cahaya. Inti dari teori relativitas khusus adalah dua postulat utama:
- Hukum fisika adalah sama untuk semua pengamat yang bergerak dengan kecepatan konstan satu sama lain (gerak lurus beraturan).
- Kecepatan cahaya dalam vakum adalah konstan dan sama untuk semua pengamat, tidak tergantung pada gerakan pengamat atau sumber cahaya.
Dari kedua prinsip tersebut, relativitas khusus menghasilkan beberapa hasil yang sangat menarik dan kadang tidak intuitif, di antaranya:
- Waktu melambat: Waktu bagi pengamat yang bergerak dengan kecepatan tinggi akan lebih lambat dibandingkan dengan pengamat yang diam (fenomena dilatasi waktu).
- Panjang menyusut: Benda yang bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya akan tampak menyusut dalam arah geraknya (fenomena kontraksi panjang).
- E=mc²: Persamaan yang paling terkenal, yang menunjukkan bahwa energi (E) dan massa (m) dapat saling ditukar, dengan kecepatan cahaya (c) sebagai faktor penghubung.
- Teori Relativitas Umum (1915): Teori ini adalah perluasan dari teori relativitas khusus, yang mencakup gravitasi. Relativitas umum menggantikan pandangan Newton tentang gravitasi dengan konsep gravitasi sebagai melengkungnya ruang-waktu. Menurut teori ini, massa dan energi menyebabkan ruang-waktu melengkung, dan benda-benda yang berada dalam medan gravitasi bergerak mengikuti lintasan yang dipengaruhi oleh kelengkungan tersebut.
Beberapa konsep penting dari relativitas umum adalah:
- Gravitasi adalah efek dari kelengkungan ruang-waktu, bukan gaya tarik-menarik langsung seperti yang dijelaskan oleh Newton.
- Percepatan gravitasi dapat mempengaruhi waktu: Semakin dekat sebuah objek ke sumber gravitasi yang kuat (seperti planet atau bintang), semakin lambat waktu akan berjalan bagi objek tersebut dibandingkan dengan objek yang berada jauh dari sumber gravitasi.
- Lubang hitam dan gelombang gravitasi adalah konsekuensi dari teori relativitas umum yang telah dibuktikan melalui observasi.
Kedua teori ini telah diuji berulang kali dan terbukti sangat akurat dalam menjelaskan fenomena alam, dari pergerakan planet hingga prediksi gelombang gravitasi yang terdeteksi pada abad ke-21.
Secara keseluruhan, teori relativitas mengubah cara kita memandang ruang, waktu, dan gravitasi, serta menjelaskan banyak fenomena fisika yang tidak dapat dijelaskan dengan teori-teori klasik.