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相対性理論について
satoumasaruの回答
#9の方のご意見を受けてまず特殊相対論をわかりやすく書いてみましょう。特殊相対論は、たったふたつのことが原則になっています。 1.慣性系において物理の法則は同等である 2.真空中における光の速度は一定である たったこれだけなんです。 慣性系というのは、一定の速度を動いている系のことです。この慣性系の中では物理法則は全く同じ式でかけるというものです。静止している系Aを動いている系Bから観測すれば、むしろBが静止して、Aが動いているように見えます。このそれぞれの系が、全く同等というものです。これが1です。 もうひとつの原則は光速度は真空中においては一定の速度で進むというものです。(そう観測されるといったほうがわかりやすいかもしれません)、これが2ですね。 なんだい、こんなことは当たり前じゃないかと思われるかもしれません。でも次を考えてみましょう。(光速度を30万km/秒とします)。ロケットが光速度の半分、15万kmで地球に近づいているとします。そのロケットからだされた光が地球に届くとしますね。普通だったらロケットから発射される光の速度は、ロケットの速度+光の速度で45万kmの速度になるはずですよね。 ところがこれは先ほどの2、光速度不変の原理に反します。ではアインシュタインはどうしたか、、光速度不変になるように空間と時間の概念を変えてしまうのです。空間と時間は私たちは別々の不変のものと思っていますが、むしろ不変なものは光速度であり、空間と時間は一体となって、光速度が不変になるように変更されるというものなんです。そのため、距離が短くなるとか、時間が遅れるとか、非常識で理解に苦しむことがたくさんでてきます。 詳細については数式できっちり書かなければなりませんし、このような小スペースで書ききることはできません。ですので、ご自身で一度勉強をしてみて下さい。一般の啓蒙書は相対論がもたらす状況を興味本位で書いてあるものが多いですが、きちんと理解しようとすると数式もはいっている本が必要です。数式が入っているといっても、高校生程度の数学の力があれば特殊相対論は理解することができます。 私には 相対性理論の初等講義/東京図書 がおもしろかったです。 なお、アインシュタインは特殊相対論ではまだ不十分だと考えました。なぜなら、運動には等速度で動く場合だけではなく加速度運動(広い意味での加速度運動というのは速度が速くなるだけではなく減速するもの、回転するものも含まれます)もあるからです。 考えてみてください。新幹線の中で新幹線が同じ速度で走っている間は、ホームでまっているときと同じ感覚ですが、加速するとき、減速するとき等には、慣性力という力がかかります。 アインシュタインは、この特殊相対論を更に拡張して、加速度系にも適用しようというものです。そのための公理として 1.あらゆる非慣性系においても物理法則は同等である(正確には局所慣性系において物理法則は同等である) 2.加速度の及ぼす影響と重力の及ぼす影響は区別できない。 ということを基本として一般相対論をあみだしたのです。一般相対論について理解するためには、テンソル、リーマン幾何学等々の大学の数学専攻程度の能力が必要となります。
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わかりやすい説明ありがとうございます。下の方々もありがとうございます。なんとなくですが相対性理論というものがわかってきました。これからは、自分で本を読んだりしていきたいと思います。