【分かりやすく説明】アインシュタイン特殊相対性理論 ~動いている物体は長さが縮む

Pocket

時間の事を考えた事はありますか?

時間は絶対的だとの認識をしている人も多いのではないかと思います。

しかし、物理学的には、時間は絶対的ではなく相対的なものなのです。

特殊相対性理論

等速運動する物体において、物理法則は互いに不変であるという原理(相対性原理)と光速度不変の原理から導かれたのが、1905年にアルベルト・アインシュタインが提唱した特殊相対性理論であります。

①時間と物体の長さが縮む

特殊相対性理論は、時間と空間にする相互間の変換が、相対速度が光速に近づくとアインシュタインの「特殊相対性理論」により、光速に近い速さで進むと時間が縮みます。

そして、同様に光速に近い速さで動いている物体は、長さも縮みます。

 

わかりやすく例を挙げてみます。

例えば、全長100mの飛行船があるとします。

この飛行船が光速の90%の速さで移動したとしたら、全体の長さは40m程度になります。

同じ飛行船が今度は、光速の99.9%の速さで移動したとしたら、なんと全体の長さは4mに縮むのです。

とはいえ、飛行船の中に居る人が、縮んだ分、ギューギューに窮屈になるかと言えば、そうではありません 。

中に居る人達は、なんら変わりなく元の長さのままです。外から見た人には縮んで見えており、中に居る人にはそのままの長さというのは、どういう状態なのでしょうか。

それは、中に居る人達の長さも、同じ縮尺で縮んでいるのです。

 

そして更に、光速に近い速さで移動すると、時間と長さが縮む他、物体の質量が増えます。

「質量が増える」とはどういう事でしょうか。

②物体の質量が増える

この私たちの宇宙で一番速い物質は光です。

あらゆる物体は光の速さを超える事は出来ません。

物体が光速に近づけば近づくほど、物体の質量は急激に増え無限大に近づきます。

加速する為に質量がエネルギーに変わってしまいます。

光は質量がゼロなので、何があろうと光速は越えられないという事ですね。

 

特殊相対性理論 「E=mc2」の有名な式がそれです。

エネルギー(E)= 質量(m)✕ 光速(C)の2乗




③時間と長さの相対性

物体は光速に近い速さで動くほど、時間はゆっくり流れ、物体の長さは縮みます。

 

例として、光速に近い速度で走る新幹線があるとします。

そして、その新幹線に乗っているAさんと新幹線が通り過ぎるのを見ているBさんがいます。

お互いは、すれ違う時に手を振るという約束を交わしたとします。

この時、Bさんから見たAさんは、時間がゆっくり動いている為、手の振り方までもが異常にゆっくりした動作に見えます。

また逆に、Aさんから見たBさんは、「Bさんが光速に近い速度で走り抜けている」という事になりますので、Bさんのての振り方はゆっくりに見えるのです。

速さと同じく時間も相対的なものなので、2人がすれ違う時は、お互いが相手の動きを遅く感じるのです。

どちらか片方だけが正しくて、どちらか片方は間違いだとか思い込みだとかいう事はないのです。

AさんもBさんも、両方ともがゆっくり動いているのです。

スポンサードリンク






 

Pocket

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です