相対性理論

相対性理論

相対性理論は非常に複雑で理解するのが難しい主題です。ここでは、理論の非常に基本的なことについて説明します。

相対性理論は実際には2つの理論です アルバート・アインシュタイン 1900年代初頭に思いついた。 1つは「特殊相対性理論」と呼ばれ、もう1つは「一般相対性理論」と呼ばれます。ここでは主に特殊相対性理論について話します。

相対性理論の2つの非常に重要な側面については、このページで詳しく知ることができます。 光速と時間の遅れ 。

特殊相対性理論

アインシュタインの特殊相対性理論を構成する2つの主要なアイデアがあります。

1.相対性原理：物理法則は、どの慣性座標系でも同じです。

2.光速の原理：真空中の光速は、相対運動や光源の運動に関係なく、すべての観測者で同じです。

「相対」とはどういう意味ですか？

上記の最初の原則はかなり紛らわしいです。これは何を意味するのでしょうか？さて、アルバートアインシュタインの前に、科学者はすべての動きが「エーテル」と呼ばれる基準点に対して起こったと考えていました。アインシュタインは、エーテルは存在しなかったと主張しました。彼は、すべての動きは「相対的」であると述べました。これは、動きの測定が観察者の相対速度と位置に依存することを意味しました。

相対的な例

相対性理論の一例は、電車の中で2人が卓球をしているところを想像することです。列車は北に約30m / sで走行しています。ボールが2人のプレーヤーの間で前後に打たれると、ボールはプレーヤーに約2 m / sの速度で北に移動し、次に2 m / sの速度で南に移動するように見えます。

ここで、誰かが線路の横に立って卓球の試合を見ていると想像してみてください。ボールが北に移動しているときは、32 m / s（30 m / sプラス2m / s）で移動しているように見えます。ボールが反対方向に打たれたとき、それはまだ北に移動しているように見えますが、速度は28 m / s（30 m / sから2m / sを引いたもの）です。列車の横にいる観察者には、ボールは常に北に向かっているように見えます。

その結果、ボールの速度はオブザーバーの「相対的な」位置に依存します。電車に乗っている人と線路脇にいる人では違います。

E = mc^二

特殊相対性理論の結果の1つは、アインシュタインの有名な方程式E = mcです。^二。この式では、Eはエネルギー、mは質量、cは一定の光速です。

この方程式の興味深い結果は、 エネルギー そして 質量 関係がある。オブジェクトのエネルギーの変化には、質量の変化も伴います。この概念は、原子力と核爆弾の開発において重要になりました。

長さの収縮

特殊相対性理論のもう1つの興味深い結果は、長さの収縮です。長さの収縮とは、オブジェクトがオブザーバーに対してより速く移動するほど短く見える場合です。この効果は、オブジェクトが非常に高速に達したときにのみ発生します。

非常に速く移動するオブジェクトがどのように短く見えるかの例を示します。長さ100フィートの宇宙船が光速の1/2であなたのそばを飛んでいたとすると、長さは87フィートのように見えます。それが光速.95まで加速した場合、それは31フィートの長さしかないように見えます。もちろん、これはすべて相対的なものです。宇宙船に乗っている人々には、それは常に100フィートの長さであるように見えます。

アルバートアインシュタインと 一般相対性理論 。