相対論の要

相対論の要です
相対論の要は重力場の存在です。図のＢを見てください。宇宙空間に星やロケットがあります。相対論が発表されるまでは宇宙は１つで固定していて、夜空に見えるようにその中に星たちが場所を割り当てられ、慣性の法則でその場にじっと嵌め込まれていると思われていました。ですからＢのようにロケットが突然エンジンをふかして加速度運動すると中のリンゴなどはじっとしたままなのでロケットの床がリンゴなどにぶつかります。これをロケットの中の人は見て「ロケットは空間に対して加速度運動をしている」と信じるのです。空間に対する加速度運動ははっきりと確認できるとされていたのです。ところが地球などの表面の重力場でこれと全く同じ光景が見られるのです。Ａを見てください。地上におかれた箱の中で手を離れたリンゴなどは加速度をつけて落ちて行きます。そして床面に衝突します。よく考えるとロケットに窓が無くて外の星などが見えなければ「自分達は地上にいる」と考えてもおかしくないのです。それで「ロケットは本当に加速したのか？」ということになります。このようにして加速度系の空間に対する絶対性が云えなくなったのです。空間に対する運動そのものが認識できないのです。運動は常に近くの物質に対してのみ記述できることになりました。このようにして重力場の存在が相対論のパスワ－ドになったのです。

ロケットの中の光

　加速度系で光が曲がること
先日加速度系のロケットの中に射し込んだ光が曲がって見えることをお話しましたが別の方向から説明を追加させてください。光の代わりに一定の速度で打ち出されたボ－ルを考えます。ここでは空気の抵抗や摩擦はゼロとします。図の中のその１をご覧ください。地上に斜面のつけられた台があります。Ａ点からボ－ルがＢ点に向かって打ち出されます。ボ－ルにはペンキが塗ってあるので軌跡が描かれます。線分ＡＢは地表に水平です。このあとボ－ルはどうなるでしょうか。点線のように放物線という曲線を描いてＢ‘点に到着します。これはボ－ルが加速された場合です。次にその２をご覧ください。地上に水平に「水平加速ベルトコンベア」があります。これは回転し始めるとどんどん速くなるのであっという間に超高速になってしまいます。やはりＡ点からＢ点に向けてボ－ルを打ち出します。ところがベルトの表面についたボ－ルの軌跡はその１と全く同じになります。光もボ－ルと同じです。ロケットはコンベアです。コンベアに乗っているひとはボ－ルが曲線を描くのと同じように光が湾曲していくのを観察します。