「20世紀最高の物理学者」と言われるアルベート・アインシュタインの代表的な理論の一つが相対性理論です。
アインシュタインは、先ず、1905年に特殊相対性理論を発表し、その10年後の1915年に一般相対性理論を発表(完成)しました。
特殊相対性理論が慣性系(外部からの力が作用しない空間)を対象とした理論であるのに対して、一般相対性理論は重力を含む一般的な空間を対象としたものものであり、従来の古典力学(ニュートン力学)を中心とする物理学を根本的に変革しました。
本ページでは、特殊相対性理論のポイントを簡潔に紹介します。
公式等の数式も紹介していますが、理系以外の方々も容易に理解いただけるように、その公式の誘導や導き方については、記載を省略しています。
紹介する数式は高度なものは含まれておらず、数式記号は平方根(ルート、\(\sqrt{x}\))、2乗(x2)ですので、中学校程度の数学の知識があれば、理解できると思います。
本ページの最後に特殊相対性理論で有名な「双子のパラドックス」を含む問題を掲載しています。興味があればチャレンジしてみてください。
【コラム1】光速c
1.運動する物体の質量が増加する
2.運動物体内の時間の進行が遅くなる
【コラム2】高速で飛翔する素粒子の寿命
3.運動物体の運動方向の長さが収縮する
【コラム3】高速で飛翔する宇宙線ミューオンから観測された大気の厚さ
4.同時であることの相対性
5.質量はエネルギーと等価である
6.物体の運動速度には上限がある
【コラム4】速度の合成
1.
2.(双子のパラドックス)
【コラム5】光速\( c \)が慣性系によらず不変である理由
【コラム6】反変ベクトルのイメージ