特殊相対性理論の「速度」とは？

質問

特殊相対性理論において、高速で運動する時計の進みはゆっくりになるとされてます。
このときの速度とは、何を基準に測った速度なのでしょうか？

例えば地球上で立ち止まっている人と、空飛ぶ鳥を比べる場合、

１．人の視点から観測すると、鳥のほうが高速に運動してる。

と考えられますが、これはあくまで地球上の静止点を観測点とした場合の話です。
例えば、

２．太陽の視点から観測すると、地球の自転や公転により移動する人の方が、鳥よりも高速に動いているように見える。

という場合も考えられます。この場合、立ち止まっている人のほうが高速で移動してます。

このように、観測点を固定しないと、速度はあくまで２点間の相対速度しか測ることは出来ないんじゃないかと思いました。
じゃあ特殊相対性理論の「速度」って何なのでしょうか？

判りやすく教えてくださいませんか？

回答No.2

Akira_Oji · ベストアンサー

特殊相対性理論の範囲では、２つ（あるいはそれ以上）の慣性系間の関係を考えます。慣性系とは簡単にいうと、「力のかかっていない物体は静止しているか、等速直線運動をする」座標系と時間を測る時計のセットです。（地球上では重力があるので、地上の座標系は慣性系ではありませんが今はこの効果を小さいものとして無視します。）

もし、そのような座標系と時計のセットがあれば、その座標系で測って、ある物体の位置が変化した場合、位置の変化量としての距離DXを、それに要した時間Dtで割ったものが、そのときのその物体の「速さ」になります。

同じ物体を、最初の（第１の）慣性系（地上とします）に対して「速さ」Vの等速直線運動で移動する飛行機の「第２の慣性系」から見れば、同じ物体の「速さ」は変わってきます。

同じ１つの物体の「速さ」は、一つ一つの慣性系から見れば、それぞれ違います。

飛行機と一緒に飛んでいる人の時計は、地上から見た飛行機の地上に対する「相対速度V」に依存して、進み方が変わってくるというのが、特殊相対性理論の結論です。

。

補足

絶対的な系で考えないから相対なのですね。
有難うございました

回答No.4

debukuro

観測者を基準にした速度です
だから相対性理論と言うのです

回答No.3

rnakamra

これはなかなか理解しづらい問題だと思います。

実は、この観測点はどこを基準にとってもよい、ということが相対性理論のもっとも重要な考え方です。

地球上に立っている人と非常に速いロケットに乗っている人の関係でいいますと、
・地球上の人から見て速く移動しているロケットの中の時計はゆっくりと進んで見える。
・ロケットの中の人から見て早く移動している地球上の時計はゆっくりと進んで見える。

ということが観測されます!!

何か思いっきり矛盾しているように思えます。
しかし、そこは相対性理論を勉強していくとなぜそうなるのか理解できるようになります。
たとえば、離れた2箇所で"同時"に起こっている現象を別の系から見ると全くばらばらなタイミングで起こっているように見えてしまいます。

また、一般に双子のパラドックスとと呼ばれる事柄もしっかりと勉強すれば理解できるようになります。
(なぜ、ロケットに乗っているほうが最終的な時間の経過が短くてすむのかという問題です。ロケットから見たら地球が相対的に動いているのだから地球の方が時間の進みが遅いはずなのに実は自分の方が遅かった、という問題です。これはロケットの速度が途中で変わっていることによります。)

お礼

有難うございました。
概要はなんとなく判りました。
詳しくは自分で調べてみます。

回答No.1

wbhunt

(^_^;)ですから「相対性理論」なのです。