プテラノドォォォォォン
メッセージ一覧
nothing (プロフ) [8月31日 20時] [固定リンク] [違反報告・ブロック]相対性理論(そうたいせいりろん、(ドイツ語: Relativitätstheorie, 英語: Theory of relativity)あるいは相対論[1]は、時間や空間(時空間)と慣性力に基づく考察から、時空間の観測や重力を体系的に論じた物理理論である。量子化を前提としない物理史上の古典理論ではあるものの、物理学における他の力を含めた基礎的な事柄にも整合し、量子力学とともに現代物理学の基礎を成す理論体系である。特殊相対性理論と一般相対性理論とに分けて理解されることが多いが、その名の通り特殊相対性理論(原則として慣性系のみを扱う)は一般相対性理論(慣性系を含む座標系一般を扱う)の一部として包含されており、「相対性理論」という術語は一般相対性理論と特殊相対性理論を総称してものである。特殊論・一般論の双方ともアルベルト・アインシュタインにより発表され、世に広まった。
概要
相対的に等速直線運動する2つの観測者(慣性系である座標系)の間において、物理法則は互いに不変とする相対性原理と光速度が観測者の速度の影響を受けず一定であるという2つの仮説・原理をもとに、絶対静止系のような定常的な計量に触れずに根本的物理法則を説明する試みがあり、1905年に論文発表された。今日「特殊相対性理論」と呼ばれているこの理論では、特に、光速に準じた高速移動をする観測者間の時間と空間の関係に対して、従来のニュートン力学よりも正確な理解が著され、ニュートン力学に見られた実験事実との齟齬を発展的に克服した。また、特殊相対性理論は、電磁気学における座標変換(ローレンツ変換)に関する理解を前進させ、電磁気学の理論体系をより発展させた。
特殊相対性理論に続いて、1915 - 1916年に一般相対性理論が発表された。一般相対性理論では、等価原理すなわち「速度の変動によって生じる重力と質量のもたらす重力とは区別がない」という仮説・原理から、非慣性系を含めたあらゆる座標系における力学現象の理解を進めた。具体的には、重力を座標系の計量として理解することで、特に、宇宙や巨大天体の構造と力学的挙動についての新たな理解をもたらした。
重力以外の他の力(電磁気力、強い相互作用、弱い相互作用)は、相対性理論の体系に付加的・補足的に組み込むことは可能であるが、相対性理論の根本的量子化を含めて、これら他の力との統合的・統一的理解は、なお現代物理学の課題となっている。
歴史
1905年、アルベルト・アインシュタインにより一つの論文(アインシュタインの原論文の一つ)が発表された。1906年の発表[2]において、マックス・プランクは相対論(ドイツ語: Relativtheorie)という表現を用い、 このセッションにおける議論の中でアルフレート・ブヘラ(ドイツ語版)が初めて相対性理論(ドイツ語: Relativitätstheorie)という表現を用いた。
特殊相対性理論の発表後、アインシュタインは対象を慣性系に限らずに適用できる理論の構築に取り組み、重力場について考察した一般相対性理論へと発展させた。1916年の論文で、重力場の基礎方程式であるアインシュタイン方程式の最初の定式化がなされた。1917年のアインシュタインの論文では、定常宇宙の前提のもとで宇宙定数が追加された。後にエドウィン・ハッブルらの観測により宇宙が膨張していることが明らかとなり、これに関わる宇宙定数の議論・理解も進められた。
特殊相対性理論
詳細は「特殊相対性理論」を参照
[icon]
この節の加筆が望まれています。 (2021年7月)
特殊相対性理論は、2つ(以上)の等速直線運動をする慣性系群について、両者に互いに区別はなく、対等・等価な存在であることを原理とした力学理論である。ここでは、光速度は物理定数として、あらゆる観測者(慣性系)からの観測に対して不変の定数である。また、宇宙の何処にも絶対的な距離や時間の普遍の尺度が存在せず(絶対空間、絶対時間の否定)、物理現象はただ観測者に固有の時刻・座標に基づいてのみ理解されるものであり、その観測者はすべてが等価である(相対的である)ことが示されている。