相対性理論とは！？（中2）

質問

相対性理論を簡単に説明してください！

回答No.7

stomachman

多くの方がお間違えになりますけど、相対性理論において、運動する物体の質量は増大しません。
　相対性理論が世に知られるようになったばかりの頃に、「ニュートン力学のF=maが常に成立つとすると(ここが正しくないのです）、相対性理論ではどんな奇妙な結論が出るか」という、いわば話を面白くするために導入された「縦質量」「横質量」という中途半端な概念が、この誤解の第一の原因だろうと思われます。運動によって増大する「縦質量」「横質量」は、どちらも質量ではありません。
　第二の原因は、熱運動する粒子から構成されている物体において、温度が上がると物体の質量が増える、という現象でしょう。これは正しく、しかも、個々の粒子に注目するとそれらの質量は増えていない。どういうことかというと、物体のエネルギーは粒子の質量と粒子の運動エネルギーの合計であるということをうっかり忘れて、個々の粒子の質量の合計が物体の質量と等しいと考えてしまった場合、物体が重くなるなら粒子も重くなったはず、と思い違いしてしまう。
　残念な事に、このような誤解を助長する一般向け解説書が多々あります。ですが、ま、初めて読む段階では、そのあたりは「しょせん一般向け解説書」と割り切って、少々の間違いには目をつぶり、正しく知るにはいずれきちんと勉強しなきゃね、ということを忘れなければ良いでしょう。

回答No.6

雪中庵（@psytex）

相対性理論は、光速不変性（そうしないと、全ての運動が相対的だと
光速に近い速度で後退している遠くの天体からの光は、ノロノロ飛んで
いて追い抜ける＝逆方向に見える）や、時空の相対性（そうしないと
光速に近い速度で運動している宇宙船の中の動きは全て超光速になる）
など、それまで我々が持っていた「絶対時空」「絶対運動」といった先入観
が、それ自体の中に持っていた矛盾を解決するために生まれたものです。

その結果として、運動するものの時間が遅れたり、質量が増大したりする
ことが指摘され、また実験的にも証明されています。
特殊相対性理論は、「相対的な運動」のうち慣性運動のみを対象とし、
一般相対性理論は、加速運動（加速運動と重力の等価性をベースに）
まで包含して『相対化』したものです。

回答No.5

stomachman

小学校高学年ぐらいからでしょうかね、「相対性理論」ということばを聞きかじって興味を持つ人は多い。そういう人のために、世の中にはやさしい解説書がいろいろとあります。とりあえず1冊読んで、一体全体どういうような話であって、どんな応用があり、どんな結果が得られるものなのか、ザっと知っておくのが良いでしょう。私は「ブルーバックス」シリーズのものが良く書けていると思いました（古いか）。ただし要注意なのは「相対性理論は間違ってる」系の本です。その本は大抵間違ってますから相手にしないように。
　特殊相対性理論の原論文（邦訳が岩波文庫にあります）は中学の数学・物理でもなんとか読めるものですが、しかし、ニュートンの力学の法則と、その基礎にあるガリレオの相対性原理の考え方を分かっていなきゃ意味を汲み取れません。また、本格的に学ぶには電磁気学の基礎が分かってることが必要です。なので、いきなり本格的な教科書に取りかかるのではなくて、学力の進歩に応じてだんだん深く理解していくのが良いかと思います。さもないと「相対性理論とはチンプンカンプンのことである」というところで諦めてしまいかねません。なお、一般相対性理論をやるにはテンソル解析を学ぶ必要があります。これはちょっとハードルが高いですね。
　ところで、中学生なら、科学全般にどんな分野があるのかを見渡す視点を持てたらすばらしい。フリガナが振ってある（つまり小学生でも読めるように配慮してある）一般向けの科学雑誌もあり、もちろん相対性理論も繰り返し取り上げられていますから、図書館で調べてみてはいかがでしょう。

回答No.4

ORUKA1951

相対性理論の前に相対性原理を・・
お互いの世界に成り立つ物理法則は同じということです。
車に乗って移動している人がその空間内で観察できる現象は、地上に立っている人が自分たちの空間で観察できることと同じ。・・・ガリレイの相対性原理
　さらに、等速直線運動をしている空間では、そこに成り立つ物理法則は同じ・・特殊相対性原理
　それを加速度運動をしている空間など、一般的な空間まで拡張したのが一般相対性原理。

　アインシュタイン自身が述べていることですが、鏡を顔の前に保持して前に向いて走ると、その速度が速くなると、自分の顔から出た光が鏡に届かない・・なんてことはおかしいのじゃないか？。すべての空間にとって同じ物理法則が成り立つなら、走っていようが止まっていようが、同じ法則--光速度は一定---であるべきじゃないか？
　それを元に、従来観察されていたおかしな現象はすべて説明できる。しかも、その結果を使うと、大きな重力場では光の進路が曲げられることも予測できる。とした。
　そして実際に、日食のとき太陽のそばにある星の位置が、予測どおりずれて見えた。

　相対性原理・相対性理論とは、「我々の所属する宇宙では、どのように運動していようがすべて同じ物理法則が成り立つ。いわばそれぞれの世界にとって相対的である」ということです。

回答No.3

Knotopolog

相対性理論には，「特殊相対性理論」と「一般相対性理論」があります．いずれも，アルベルト・アインシュタインによって，構築されました．

「特殊相対性理論」は，1905年に発表された物理学の理論です．この理論は，「真空中の光の速さは，光源の運動状態に影響されない一定値 c である．」という光速度不変の原理を仮定して，構築された理論です．

一方，

「一般相対性理論」は，アルベルト・アインシュタインが 1915年 ～ 1916年に発表した物理学の理論です．

「一般相対論」とも言い，ニュートン力学で記述すると誤差が大きくなる運動の速度が速い場合や，重力が大きい場合の現象を正しく記述できる理論です．

以下のサイトを参考にして下さい．

相対性理論（wikipedia）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%9B%B8%E5%AF%BE%E6%80%A7%E7%90%86%E8%AB%96

回答No.2

DarkMoon

光速に限りなく近づくと、時間の流れが遅くなると言われています。

双子のパラドックスやウラシマ効果なども調べてみてください。

回答No.1

garasunoringo

光（電磁波）の速さ以外の全ての事象が、それぞれの見た目で異なるという理論です

時間の速ささえも、自分の時間と別な場所の時間は異なったりします

更に、自ら光の速さに限りなく近づくと、物の裏側が見えたりなど常識はずれな現象が起こります