Teori Relativitas Khusus yang dibutuhkan dalam ruang waktu

Masalah kecepatan penambahan

 Keteguhan diamati dari kecepatan di mana cahaya perjalanan memberitahu kita bahwa model Newtonian ruang dan waktu adalah cacat Tapi kekurangan tidak menjadi nyata sampai kita mulai mencoba untuk menggambarkan hal-hal yang bergerak mendekati kecepatan cahaya.. 

 Salah satu alasan mengapa Teori Khusus Relativitas Einstein diperlukan adalah karena masalah-masalah khusus yang dipotong ketika para ilmuwan menyadari bahwa kecepatan cahaya adalah konstan mana-mana di segala arah. Hal ini menyebabkan masalah dengan model Newtonian untuk mengukur waktu. Salah satu masalah yang disebut masalah penambahan kecepatan. 

 Masalah penambahan kecepatan digambarkan dalam angka di atas dan di bawah.Pada gambar atas kita melihat bingkai pengemudi merah dari kerangka acuan atauistirahat. Untuk pengemudi mobil merah dalam bingkai istirahatnya, mobil biru bepergian ke depan di U kecepatan dan beberapa objek ungu terbang keluar dari mobil biru di V kecepatan. 

 Pada gambar di bawah titik pandang pengemudi biru digambarkan. Untuk pengemudi mobil biru, ungu obyek terbang keluar dari jendela depan nya pada kecepatan 'V, dan mobil merah mengemudi mundur. 

 Masalah penambahan kecepatan mengajukan pertanyaan: 

 U diberikan dan 'V, apa V? 

 Jika kita menggunakan model Newton untuk waktu sebagai yang dialami persis sama untuk semua pengamat, kita berakhir dengan jawaban: V = U + V '. Bagaimana? 

 Misalkan, sebagai Newton percaya, driver merah dan biru mengukur waktu dan jarak persis sama. Menurut pembalap biru, dalam waktu T jarak dari bola ungu dari mobil biru adalah T X _bola = V '. Dalam T saat yang sama dalam kerangka acuan dari mobil merah, mobil biru telah melakukan perjalanan _mobil X jarak = UT. Menurut sopir merah, total jarak perjalanan bola ungu adalah jarak mobil biru perjalanan dari mobil merah ditambah jarak bola ungu perjalanan dari mobil biru, atau X = X + X _{mobil bola} = UT + T V ' = (U + V ') T. 

 Tapi X = VT, dan yang memberi kita rumus penambahan kecepatan:

V = U + V '

 Jadi, misalnya, jika mobil biru akan 30 mph dan pengemudi mobil biru mengukur bola ungu akan 60 mph, maka pengemudi mobil merah harus mengukur bola ungu akan 90 mph, karena U = 30 mph, V '= 60 mph dan karenanya V = U + V' = 90 mph. 

 Terdengar masuk akal, kan? 

 Oke, sekarang misalkan U = setengah kecepatan cahaya, dan 'V = kecepatan cahaya (mungkin obyek ungu adalah pulsa laser). Sekarang apa V? Rumus di atas memberitahu kita V = satu setengah kali kecepatan cahaya. 

 Hal ini bertentangan dengan perilaku yang diamati Alam. Oleh karena itu model Newtonian waktu sebagai yang dialami sama oleh semua pengamat tidak harus menjadi model yang baik untuk Alam.