今回は、序論ということで大まかな概要を説明いたします。
簡単に言いますと特殊相対性理論は、静止している状態で
物理学の法則は普遍的に適用されるという理論です。
特殊相対性理論の特徴を箇条書きでまとめます。
?H1> � ＼簑佚�な性質と相対的な性質
・ 絶対的とは、どのような状況でも変化しないこと、相対的とは状況によって変化する
ことという意味で考えてください。ニュートン以来の考え方と特殊相対性理論の考え方
は、大きく異なっています。
相対的 絶対的
ニュートン 位置、速度一般、光の速度 物理法則、距離、時間
特殊相対性理論 位置、時間、速度一般 物理の法則、光の速度
距離
ニュートンの前提は、空間は伸びたり縮んだりしない、時間は早くなったり遅くなったり
しないということでした。しかしながら、アインシュタインは逆で、重力によってこれら
は変化すると結論付けました。
このことは、実際観測されています。太陽の近くでは、光は曲がって進みまして、このこと
は、空間自体のゆがみを証明しています。また、光は年をとらないことで知られておりま
す。宇宙船が速く進むほど、中の人の動きは鈍くなるようです。１時間でできることが
２時間かかるといったようになるとされます。
・ 光は宇宙の最高速度であるため、どのような物体も光より速く進むことができ
ないというのが一般的な理解です。光の速度に近づくほど、物体の時間はゆっくり
進むことになります。
これは、有名な「双子のパラドックス」で説明されます。太郎は宇宙船に乗って、
二郎は地球にいて、お互いの時計を観測するとします。二郎から見て、太郎は非常に
速く進んでいますから、彼の時計はゆっくり進んでいるように見えます。
その一方、太郎から見て二郎は動いているように見えます。よって、太郎から見て
二郎の時計はゆっくり動いているように見えます。時間の遅れはお互いさまなのです。
?H1> �� E=mc2乗
・ アインシュタインの相対性理論の中で最も有名な公式でしょう。この公式は、
エネルギー＝物体の質量×光の速さの２乗という式です。ちょっと簡単な計算
をして見ましょう。（核分裂のエネルギーを計算できます。原子力発電所など
では、核分裂のエネルギーを用いて発電しています。）
エネルギーをジュール、質量をキログラム、光の速さを１秒あたり３０万キロ
メートルとします。ここでは、0.007キログラム×９０億のエネルギー計算をしましょう。
すると6.3×10の14乗ジュールのエネルギーとなります。１ジュールは、約0.25カロリー
とすると1.6×10の11乗キロカロリーとなります。
成人が１日に必要なカロリーを２０００キロカロリーとすると、約８００万人の
１日のエネルギーをまかなえることになります。
重力が強いほどエネルギーが強いということです。これも覚えておいて損はないでしょう。
次は、一つ一つを詳しく見ていきたいと思います。
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