物理理科統計力学・相対性理論

時間と空間の概念を変え重力の正体を明らかにした「相対性理論」を元理系大学教員が分かりやすく解説!

よぉ、桜木建二だ。今回は相対性理論について解説していくぞ。相対性理論は現代の物理学で基本となる理論の一つだ。今、広く知れ渡っている宇宙の姿は、この理論なしには生まれなかったと言える。

そんな相対性理論を理系ライターのひいらぎさんと一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

becky6727

ライター/ひいらぎさん

10 年以上にわたり素粒子の世界に携わり続けている理系ライター。中でもニュートリノに強い興味を持っており、その不思議な性質を日夜追いかけている。今回は現代物理学の基本的な理論である相対性理論についてまとめた。

相対性理論とは?

image by PIXTA / 50318809

よく「相対性理論」や「相対論」といった言葉を耳にしますが、これは次の二つの理論をひとまとめにして表現したものです。

特殊相対性理論

一般相対性理論

どちらの理論も物理学者のアルベルト・アインシュタインによって提唱されました。アインシュタインはこれ以外にも多くの理論を作り、物理学の広い分野に多大な貢献をした人物ですが、特に今回解説する相対性理論が有名ですね。

では、この相対性理論はどのような内容なのか、特殊と一般という名前がついているのはどうしてなのか、など詳しく見ていきましょう。

今までの時間と空間の概念を変えた、特殊相対性理論

特殊相対性理論が登場するまでは、イギリスの物理学者アイザック・ニュートンの作り出したニュートン力学よって様々な現象を説明できると考えられていました。ニュートンは、リンゴが木から落ちる様子を見て、万有引力の法則や運動方程式、慣性の法則、作用・反作用の法則といった運動の三法則の着想を得たと言われています。

ところが、アインシュタインの活躍した時代に入ると、このニュートン力学だけでは上手く説明できないものが出てきました。そこでアインシュタインは次に挙げる二つの基本原理を使って特殊相対性理論を提唱し、ニュートン力学をより大きな枠組みで作り変えたのです。

光速度不変の原理: 真空中の光の速度は互いに一定の速度で運動する観測者(慣性系と呼びます)に対して不変であること。

相対性原理: どの慣性系でも物理の基本法則の形は変わらないこと。

なお特殊相対性理論では、より単純な慣性系から理論を始めるため、重力の効果は含まれていません。

no-img2″>
 <figcaption class=桜木建二

特殊相対性理論は昔からあった考え方の枠組みを押し広げた、画期的な理論だったんだな。では、その理論の描く世界がどのようなものになるのか、見ていくぞ。

次のページを読む
1 2 3 4
Share:
becky6727