特殊相対性理論

アインシュタインと言えば皆さんお分かりでしょう。今日は相対性理論の話をします。と言っても勉強中なので、わかっている範囲でお話しします。

そもそも、相対性理論は特殊相対性理論（特殊相対論）と一般相対性理論（一般相対論）の二つあります。初めにできたのが特殊相対論でそれを拡張してできたのが一般相対論というイメージでいいと思います。僕が今勉強しているのは特殊相対論のほうです。

特殊相対論で大事な考え方の一つに光速不変というものがあります。今日はこのことを書いていこうと思います。普段の生活では例えば新幹線の中で進行方向に向かって野球ボールを投げたとすると、その速さは新幹線の速さと新幹線に乗った人からみたボールの速さを足したものになるのは皆さんもわかると思います。これと同じようなことを光で考えてみることにします。新幹線から進行方向に光速で光が発射されたとします。さて、この時の光の速さはどうなるのでしょうか。日常的な感覚で考えると、新幹線の速さ＋光の速さと思ってしまいますが、実はそうではないのです！現在正しいとされている答えは、光の速さは新幹線から見ても光速だし、新幹線の外にいる人から見ても同じく光速なのです。非常に不思議なふるまいだと思いますが、こう考えるとより多くの現象がうまく考えられるようになるのです。この先はこれから勉強していくつもりです。

これを勉強したときは、アインシュタインのすごいところって物事の本質を見抜いたところにあるのだなと思いました。もちろんほかの物理学者もいろいろなことを考えて、特殊相対論で扱うような変換式を見つけた人もいたのですが、そのような式が出てくる背景を明らかにしたのがアインシュタインだったわけです。どうやったらこのような考えが出てくるのか、感心してしまいますね。私がこの話を聞いたときは世界の見方が変わった気がしましたが、皆さんはどうでしょうか？光の速さは地球上で立ち止まっている人から見ても、ロケットで飛んでいる人から見ても、変わらないということが今日のポイントでした。今となっては欠かせないGPSには特殊相対論、一般相対論が応用されているそうです。今では、単なる理論ではなく、実際の応用面でも非常に大切なものになってきたようです。

これからも自分の頭を整理するという意味も込めて物理の記事を書いていこうと思っているので、興味のある方はぜひ読んでみてください。