特殊相対性理論とは?
相対性理論とは、簡単に言うと、一般相対性理論および特殊相対性理論のこと。どちらも、ドイツの物理学者アルベルト・アインシュタイン(1879~1955)によって提唱されたものです。多くの場合、「相対性理論」と言うと特殊相対性理論のほうを指します。 特殊相対性理論を構成するのは、光の速さは絶対的だという「光速度不変の原理」や、時間は相対的なものだという主張。時間と空間は独立的なものではなく、相互に関係しているという認識に基づくものです。 今回は、この相対性理論について、誰にでもわかるよう楽しくやさしくお話ししましょう。物理が専門でない方でも大丈夫なよう、できるだけ簡単に解説してみます。【最終更新日:2021年2月17日】 相対性理論における「光速度不変の原理」 相対性理論を簡単に理解するため、まずは概要を把握しておきましょう。相対性理論とは、アインシュタインにより1990年代初頭に発表された理論で、相対論とも呼ばれます。 特殊相対性理論と一般相対性理論の総称 です。 光の速さへの疑問 その昔、光(電磁波)の研究をしていた人たちは、光の速さを理論的に求めることに成功しました。なんと、1秒間に地球を7週半できるほどの速さだったのです。しかし、「 この光の速さとは、何に対する速さなのだろうか? 」という疑問が浮上しました。 たとえば、道を走っている【自動車A】の速さを測ろうとします。地面に立っている人が測ってみると、時速50kmでした。しかし、【自動車A】と同じ方向に走る時速20kmの【自動車B】から測ると、【自動車A】の時速は「50km-20km」で30kmとなります。つまり、 どこから測るかによって速さが変わる のです。 さて、「光の速さ」とは、どこから測るべきなのでしょう? 科学者たちは、宇宙には「 完全に止まっている場所(絶対静止系) 」があり、そこから計測すべきではと考えたのです。それなら、つじつまが合いそうですね。 疑問への答え しかし、20世紀で最も偉大な科学者と呼ばれるアインシュタインの考えは違いました。どこから測っても光の速さは一定だとする「 光速度不変の原理 」を採用したのです。 絶対静止系に関する実験がうまくいかなかったことを考慮すれば、自然な発想だとも言えるでしょう。しかし、アインシュタインは、絶対静止系の実験とは関係なく、「光速度不変の原理」を構築したのだそうです。アインシュタインの発想が、いかに柔軟で天才的だったか、わかりますね。 相対性理論を簡単に理解するには、「光速度不変の原理」を覚えておいてください。 相対性理論における「時間の相対性」 相対性理論を簡単に理解するには、「時間の相対性」という概念も非常に重要です。 タイムトラベルは理論的に可能!
この世界は、不思議なことであふれています。その一端を感じていただけたなら、うれしいかぎりです。 (参考) コトバンク| 相対性理論 コトバンク| 光速度不変の原理 コトバンク| 特殊相対性理論 コトバンク| ローレンツ収縮 琉球大学理学部物理系 Wiki| 第8講 相対性理論---新しい時間と空間の概念(その2) The Conversation| Stephen Hawking's final book suggests time travel may one day be possible – here's what to make of it 福江純(2001), 「 隣のブラックホール(4)時空とエネルギー物質の統一 」, 天文教育, 13巻, 6号, pp. 37-41. Physics LibreTexts| 1. 2: Experimental Tests of the Nature of Time 【ライタープロフィール】 StudyHacker編集部 皆さまの学びに役立つ情報をお届けします。