相対性理論スポンサーリンクこの記事は、中学の数学までの知識で相対性理論というものを断片的に、かつそこそこ本気のところまで理解したい!という方のためになるべく分かりやすく書いたページである。対象は1理系の高校生以上2そこそこ数字に強い大学生以上を想定している。知識は中学の数学までしか使わないが、現象を理解するのはかなり難しいと思う。概略的な部分だけでも参考にしていただけたら嬉しい。Lifeを見た方が良いかもしれない。関連ページ分かりやすく書いたつもりだが、技術不足で長い文章になってしまっている。1~10まで見出しで分けであるが、忙しい人やとにかく内容だけ知りたいという方は2.必要な計算技術3.相対論の要請と結果5.相対論の解説の準備6.相対論の解説のみを読んでいただければ理解していただけるようになっている。見なくても話がすすめられるところは(☆)をつけておいたので、どんどんスキップすることを推奨する。結果だけ知りたいという方は、3.相対論の要請と結果の[結果]と[結果の解説と現象]のところだけ読んでいただいても良い。相対性理論とは、アインシュタインがほぼ一人で作り上げた新たな物理学分野で、特殊相対論と一般相対論とに分かれる。名前からすると特殊相対論の方が難しそうだが、実際に勉強をすると一般相対論の方が数十倍難しい。特殊相対論は東大などのハイレベル大学では教養課程で学ばれているものらしい。物理学を学んでいない人にとってもある程度は理解できる学問であるということだ。見るこれは三平方の法則さえ分かっていれば特殊相対論を理解することができるというものだ。このページも一応、最小限の数学の知識で解説してある。三平方の定理ルートの計算を使っている。これらができなくても文章として読み進められるようにはしてある。以下の二つの条件を要請とする。これらは後で再び解説をするのでとりあえず分からなくても進んで欲しい。光の速さは、どの慣性系から見ても変わらない(光速度普遍の原理)慣性系...静止か、等速直線運動をしている世界のこと。僕たちがスタバの椅子に座って眺めている世界は慣性系の中の静止系という。等速で動いている電車の中の世界は慣性系の中の電車の系という。結果とりあえず上の二つの要請を認めると次のような現象が起きる。光の速さに近いスピードで動いているものは、止まっている人から見ると縮んで見える☆いきなりトンデモ理論が現れたと思うかもしれないが、これも計算の結果から現れる現象である。答えは否[宇宙船から見ても地球は縮んで見えます]実際は宇宙船が動いていますが、宇宙船から見ると地球が動いて見える。すると上の図は、ちょうど宇宙船の中から地球を見ているような図になるはずだ。すると同じことが起こり、今度は地球の方がが縮んで見える。宇宙船内部は縮んで見えません。まとめると、地球から宇宙船は縮んで見えて、宇宙船から地球を見てもやはり縮んでみえるのです。光の速さに近いスピードで動いているものは、止まっている人の世界から見ると時間が遅く流れる相対論の理論が今までなかなか生まれなかったのは、「時間の流れはみな同じ」という経験則に縛られていたからだ。その常識に疑問を持ったアインシュタインは本当にすごいと思う。これも結果1と同じで、別に光の速さに近いスピードでなくとも、動いている人というのは時間はゆっくり流れているのだ。その誤差があまりにも小さすぎて僕たちは気づかないという訳である。Q&A上の右側の図で、宇宙船の中の人から見ると地球のが時間がたつのが早いってことですよね?☆これも答えは否[宇宙船の中から見ると、地球上の時間が遅れて見える]これに関しては本当に混乱しそうだが、理由は上のと同じ。地上から見ると動いているのは宇宙船だが、宇宙船の中から見ると動いているのは地球なのだ。すると上の図が、宇宙船の内部から地球を見ているような図になる。手前の人は宇宙船に乗っていて、向こうに見える宇宙船を地球の絵にさしかえれば分かりやすい。よって宇宙船から見ると地球がすごいスピードで動いていることになり、時間が遅れているのは地球の方である。地球の時間と、宇宙船の時間は同じでなく、別々に流れていて、遅れているかどうかは「見る人がどちらか」というのに深く関わってくる。神のような存在により時間が「絶対的」に決まっている訳ではない。「相対性」理論という訳だ。浦島効果&双子のパラドックス]で記事にする。高校物理で、エネルギーと言うと運動エネルギーとか、位置エネルギーとかがある。これらは力学的エネルギーとまとめられ、例えば運動していなくて、位置も基準のところにすれば力学的エネルギーは0になる。相対性理論の計算をしていくと、その物体の質量そのものがエネルギーに変換される。