物理学

中学数学からはじめる相対性理論(前編)

公式本も非常に読みやすいです。本サイトは「A4 1枚でオンラインで」をモットーにまとめています。

相対性理論とは何か

 →時間と空間についての革新的な理論

相対性理論

特殊相対性理論(1905)
 →一般相対性理論(1915)※非常に難しい
特殊相対性理論で扱えないもの(重力)が一般相対性理論で扱えるようになった

相対性理論を提唱した人:アインシュタイン

アインシュタイン

学ぶメリット

  • 直感に反することを受け入れる訓練
  • 物事を相対的に見る訓練

直感に反すること

  1. 動くものの時間は遅れる
  2. 動くものの長さは縮む
  3. エネルギー質量の等価性:「エネルギー」=「質量」

使う知識

  1. \(速さ = 距離 \div 時間\)
  2. 三平方の定理 \(c^2 = a^2 + b^2\)

まず「2つの原理を認める」ことから

  1. 光速度不変の原理:どの慣性系から見ても光の速さは変わらない
    1. 「誰がみても光の速さは同じ」と言われる。
    2. 光の速度が世の中の速度の上限である
    3. ※受け入れにくい
  2. (光も含む)特殊相対性原理:どの慣性系から見ても物理法則は同じ。
    1. 等速直線運動しているときは、止まっている時と同じと考えれば良い
慣性系とは
慣性系とは
光速度不変の原理の説明
光速度不変の原理
特殊相対性原理

Point

  • \(速さ = 距離 \div 時間\)(絶対的に決まる)
    • 速さは距離や時間によって2次的に決まるもの
  • \(光の速さ(固定) = 距離(空間) \div 時間\)

同時の相対性

AとBから見て両端の検出器に光が届くのは?

A:後端のはず(電車内のB君から見ると、光は「前後同時に到達する」)

B:同時(電車外のA君から見ると、光は「前後バラバラのタイミング」で到達する)

→同時性の不一致

時空図

続きは「中学数学からはじめる相対性理論(後編)」をどうぞ。

-物理学
-

© 2021 まいとおす Youtube板書屋 Powered by AFFINGER5