アインシュタインの提唱した「相対性理論」。名前こそ有名ですが、「よく知らないし難しそう……」と感じる方が多いのではないでしょうか。
そこでこの記事では、相対性理論について、できるだけわかりやすく解説します。あなたの視野を広げる一助になれば幸いです。
相対性理論とは
相対性理論とは、一般相対性理論および特殊相対性理論のこと。どちらも、ドイツの物理学者アルベルト・アインシュタイン（1879～1955）によって提唱されました。
多くの場合、「相対性理論」と言うと特殊相対性理論のほうを指します。そのため、ここから先は、特殊相対性理論に絞って解説しますね。
相対性理論における「光速度不変の原理」
相対性理論における重要なトピックのひとつが「光の速さ」です。
相対性理論では、光はほかのものと異なり、一定の速度で進むとされています。これが「光速度不変の原理」です。
そもそも、速度は「どこから見るか」で変わるものです。わかりやすい例として、電車がありますね。
あなたが電車に乗って座席に座っているとき、あなたも隣の席の人も歩いていません。あなたにとって、隣の人は「動いていない」ですよね。
しかし、電車を外から眺めるとどうでしょう。あなたも隣の人も、電車と同じく時速数十キロメートルで移動しています。
つまり、「どこで観測するか」によって速度は変わるのです。
しかし、相対性理論において、光は例外とされます。非常に単純な表現をすると、「どの立場で観測しても光の速度は同じ」というのが、光速度不変の原理なのです。
そのため、あなたが走行中の電車のなかで光を見るときも、駅での停車中に光を見るときも、光の速度は同じということになります。
相対性理論における「時間の相対性」
光速度不変の原理は「時間の相対性」につながります。時間の流れ方は絶対的ではなく、移動速度によって異なる相対的なものだ、ということです。
どの立場で観測しても光の速度が同じということは、あなたが立ち止まっていようが、自動車に乗っていようが、光速に近いロケットに乗っていようが、そこから見える光の速度はいつでも同じであることを意味します。光の速度が変わらないように見えるのは、それを観測している「あなたの時間の流れ」が遅くなっているからなのです。
たとえば、あなたが立ち止まっていると、後方から前方に向かって光が秒速30万キロメートルの速さで通過します。ものすごい速さですよね。
そして、あなたが光速に近いロケットに乗っていたとしても、やはり光は秒速30万キロメートルに見えるのです。
この事象を成立させるためには、光を観測している「あなた」の時間を遅らせる必要があります。つまり、あなたの移動速度が光速に近づけば近づくほど、あなたに流れる時間は遅くなるのです。
このように、相対性理論は光速度不変の原理をベースとしているため、「時間の流れは相対的である」ということになります。
＊＊＊
特殊相対性理論における「光速度不変の原理」や「時間の相対性」について解説しました。
これらの概念は、物理学に大きな影響を与え、現代社会の技術にも関わっています。たとえば、GPS（全地球測位システム）にも使われているんですよ。
この記事が、相対性理論の理解に役立ったら幸いです。
STUDY HACKER 編集部
「STUDY HACKER」は、これからの学びを考える、勉強法のハッキングメディアです。「STUDY SMART」をコンセプトに、2014年のサイトオープン以後、効率的な勉強法 / 記憶に残るノート術 / 脳科学に基づく学習テクニック / 身になる読書術 / 文章術 / 思考法など、勉強・仕事に必要な知識やスキルをより合理的に身につけるためのヒントを、多数紹介しています。運営は、英語パーソナルジム「StudyHacker ENGLISH COMPANY」を手がける株式会社スタディーハッカー。
