特殊相対論

相対性理論という名前は凄く小さな頃から知っていて、漠然と凄い理論なのだと思っていました。
日本人の何パーセントがこの理論を理解しているのか気になるところです。
そして、理系人間としては大まかにでも理解しておきたいところです。

「相対性理論によると、光速は超えられないらしいよ」
「未来に行けるらしいよ」

もう「らしい」で会話するのはやめたくて、勉強を始めました。
でも、そんなに難しい内容でもないみたいです。
今は一般相対論の勉強を始めていて、ごちゃごちゃとした訳の分からない計算に悩んでいます。
でも、特殊相対論に関していえば、計算も内容もそれほど難しいものではありませんでした。

特殊相対論はアインシュタインが1907年に発表した論文です。
この理論は二つの原理の形で提示されています。

「相対性原理」
すべての慣性系において、すべての基本的物理法則は同じ形で表される。

「光速不変の原理」
真空中の光の速さは、光源の運動状態に関わらない一定値cである。
すべての慣性系において、光の速さは一定値cである。

ポイントとなるのは、「光の速さは誰から見ても同じ」だということです。

高速道路を走るバスを想像してみてください。
隣に並んで同じスピードで走る車に乗っている人にとって、このバスはまるで止まっているかのように見えます。
逆に対向車線を走る車に乗っている人にとって、このバスは200キロ近いスピードで移動しているように見えます。
バスの動いているスピードは人によって違って見えます。

別にバスじゃなくても、同じことです。
横を自転車が走っていたり、上空を鳥が飛んでいたりするかもしれません。
やはり同じ方向に進んでいるか、逆方向に進んでいるかで見かけの速さは違います。

ただし、光だけは例外です。

光は、地球を一秒間で7周半する速さで進みます。
光と同じ方向に進んでいても、逆方向に進んでいても、光は「地球を一秒間で7周半する速さ」で逃げていきます。
光の速さに限りなく近いスピードで、光を追いかけていたとしても、光は「地球を一秒間で7周半する速さ」で逃げていきます。

不思議。