誰もがアインシュタインの特殊相対性理論について聞いたことがあるでしょう?しかし、これは非常に重要であり、これまでに提示された最も強力な科学的アイデアの 1 つを表しているにもかかわらず、ドイツの物理学者の祝福された理論が何についてのものであるかを誰もがよく理解しているわけではありません。
基本的に、アインシュタインの特殊相対性理論は、相対性と光速度の不変性という 2 つの原理に基づいています。最初の原理である相対性理論は、慣性座標系に関係なく、物理法則は等しいという考えを指します。そこで、お互いに対して着実に動いている 2 つの物体を想像してください。速度に関係なく、同じ物理法則によって支配されます。
2 番目の原理である光速度の不変性は、光源や観測者の移動速度に関係なく、真空中の光の速度はすべての慣性座標系で常に同じ値を持つという考えを指します。 。実際、観察者の観点からは、非常に速く動いている物体の時間が遅く見えるのは、この公準のためです。わかりにくいですか？
受賞作品の解説
ワシントン・ポストのエマ・ブラウンによると、18歳の学生ライアン・チェスターが、アインシュタインの特殊相対性理論をシンプルで分かりやすい方法で説明したことで、40万ドル以上の賞金を獲得したという。この男は以下のビデオでこれを実行しました。
※ビデオメニューでポルトガル語の字幕を有効にすることができますが、翻訳が完璧ではないため、以下に簡単な説明を記載しました。
ご覧のとおり、ライアンは椅子、箱、ポップコーンのボウルを使用して最初の原理を説明します。彼が示したように、これらすべてのものを裏庭に置き、椅子に快適に座っていると、地球もかかわらず、何も起こっていないように見えます。なぜなら、ライアンも椅子も、箱もポップコーンも、地球上のあらゆるものと一緒に動いているからです。
しかし、ライアンが走行中の車の中で実験を移動すると状況は変わります。最初は、椅子、箱、ポップコーンが一定の速度で動いているため、すべてが少年の裏庭で起こっているように見えます。しかし、必要なのは車が急ブレーキをかけるだけで混乱が起こります。そしてライアンは、この混乱は相対性理論が正しいことを証明していると説明しました。
2 番目の原理について、少年は、アインシュタイン以前の科学者は、音と同様に、光が空間を移動する媒体が必要であると信じており、それをエーテルと呼んでいたと説明します。しかし、ドイツの物理学者は、エーテルが存在しないことを証明することに成功し、光は伝わるのに媒体を必要とせず、光源の速度に関係なく、真空中では一定の速度で進むと提案しました。
さらに、アインシュタインの理論は、時間の遅れとして知られる現象を予測しています。これは、ある人が宇宙船に乗って、友人を残して地球に対して非常に速い速度で移動した場合、その人が私たちの惑星に戻ったときに、時間が過ぎてしまうということです。ここに残った友人よりも旅行者の方がずっとゆっくりと過ぎていった。
ライアン氏によると、アインシュタインが提案した方程式により、地球の場合と同様に、光の速度が一定の速度で移動する基準点から測定される限り、光の速度が一定であるため、このようなことが起こることが説明できます。
したがって、地球に残った友人の場合、人体に変化を引き起こすすべての化学プロセスは、細胞レベル、分子レベル、原子レベル、または量子レベルであろうと、次の速度で移動する基本粒子の作用によって発生します。ライト。そして、私たちの惑星上で生物学的プロセスが起こるには、光が毎秒 30 万キロメートルで伝わるのと同じように、粒子はごくわずかな距離を移動する必要があり、その結果、非常に急速な変化が起こります。
一方、旅行者の場合、彼の体は地球に滞在した友人と比較して非常に高速で動いているため、彼の体に変化を引き起こす粒子は、同じ変化を引き起こすためにはるかに長い距離を移動する必要があります、そしてそれが、それらがはるかに遅い速度で発生する理由です。
記事の冒頭で述べたように、ライアンは上記のビデオで 40 万ドルの賞金を受け取りました。この金額のうち 10 万ドルは彼が学ぶ学校の新しい研究室の建設に充てられ、5 万ドルは大学に寄付されます。少年の物理の先生。残りの 25 万ドルは、ライアンが大学に入学するときの奨学金となります。
そして、相対性理論を理解して賢くなった後、リラックスするために軽いものが必要な場合は、一般相対性理論の出版からてエオイン・ダフィーが作成した以下のアニメーションをご覧ください。映画を楽しみながらリラックスしてください。