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相対性理論とは?文系でも3分でわかる!アインシュタインの理論【一般相対性理論】

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相対性理論を理解する記事の後編【一般相対性理論】とは?についての記事です。

 

特殊相対性理論については前半の記事をご覧ください。 

教養のための相対性理論「相対性理論を楽しむ本」を読んで 前半 

 

相対性理論には、特殊相対性理論と一般相対性理論があることを説明。 

特殊相対性理論を取り上げ、時間などが相対であり、光が絶対であることを紹介しました。そして、原爆の基礎になったことも説明しました。

 

今回は、一般相対性理論について紹介していきます。

 

目次

 

Science!

相対性理論・一般相対性理論とは?

 アインシュタインが、特殊相対性理論の数年後に発表した理論です。

特殊相対性理論の「特殊」は限定された中、つまり等速直線運動においてのみに適用される理論でした。

 

でも、世の中にあるものってほぼ加速度運動ですよね?

段々加速するとか、遅くなるとか、あと方向が変わるとかもそうです。

 

一般相対性理論は、加速度運動を含めて対応した理論、だから一般なんですね。

 

生涯最大のひらめき

特殊相対性理論では、重力について説明ができませんでした。

 

アインシュタインは悩みましたが、

生涯最大のひらめきと言った「等価原理」を発見しました。

 

等価原理とは、重力と加速度が等しい価値をもつことです。

 

どういうことイメージがつきづらいと思いますが、この本ではロケットの例が紹介されています。

 

重力中で、ロケットの中にいるとき足は下についていますね。

無重力中では、重力がないので浮いてしまいます。

 

しかし、上にロケットが加速しているときには、足は下につきますね。

 

このことから重力と加速度って同じ価値を持っているんじゃないか?

となったわけです。

 

 

この等価原理をもとに、アインシュタインは一般相対性理論の構築を前進させました。

 

 

Science!

重力とは時空のゆがみをもたらすもの?

一般相対性理論の登場まで、物理的には、

「物質にかかる重力による重さと物質に力をかけたときに動かしにくい重さの種類が異なる」

と捉えられていました。

 

アインシュタインはこの重さの種類が実は同じであることを発見し、重力と物質の関係に注目しました。

(この辺わかりにくく気になったら調べてもらえると幸いです)

 

「重力は他の物質と互いに引っ張り合うもの」、

そして、「物質があるとまわりの時空がゆがむ」と発表しました。

 

特殊相対性理論でも、物質が持つ莫大なエネルギーを紹介しました。

 

この莫大なエネルギーを持つ物質が、周囲に影響を及ぼすと考えればイメージしやすいですね。

 

ただし、私たちの身の回りでは観測できないレベルです。

 

つまり、アインシュタインは重力とは時空のゆがみがもたらす現象であると考えました。

 

一般相対性理論の偉大さのひとつとして、いままで無関係だった物質と重力がお互いに影響をおよぼすものと発見したことです。

 

一般相対性理論の概要を本書から引用します。

一般相対性理論とは、等価原理、つまり重力と加速度が同じ意味を持つことを土台にして、物質があると周囲の時空が歪むことを明らかにし、物質と時空とを統一的に扱うことを可能にした理論。

(引用元:相対性理論を楽しむ本)

 

美しい理論

相対性理論は、物理学でもっとも美しい理論といわれています。

なぜなら、シンプルであるからです。

 

スティーブ・ジョブズの「Think simple」もありますが、

美しさとはシンプルさなんですね。

 

これは、社会で共通の原理だということです。

 

いま、身の回りの常識は相対性理論が元になっているものが多いです。

 

つまり、アインシュタインは常識をつくりました。

 

真理というものは、一見単純に見えるもの。

感情は複雑でも、理論や法則はシンプルに。

 

仕事でもシンプルさを追求していきたいですね・・・

 

まとめ

一般相対性理論は、数学を使わずに説明が難しいと言われていますが、本書ではかなりわかりやすく説明されています。特に文系の方にオススメです。

 

さらにブラックホールや宇宙のことも紹介されていますので、気になる方は読んでみてください。

 

「相対性理論」を楽しむ本―よくわかるアインシュタインの不思議な世界 (PHP文庫)

「相対性理論」を楽しむ本―よくわかるアインシュタインの不思議な世界 (PHP文庫)