魚群と網の相対論

魚群との出会い
魚群に網を広げて追いかけるのが加速度系で、川を流れ下る魚群を川下で網を広げて待つのが重力場です。この２つは区別がつかないので結局「網と魚群が相対的に出会った」ことだけが残ります。つまり魚群を追いかけたつもりでも「お互いが出会った」だけなので加速系も相対的としか云えないのです。

おでん串刺し相対論

おでんによる相対論のためのプロムナ－ド
その１　串に刺してあり同一の動きをするおでんが宇宙に浮いています。これに向かってロケットが加速接近します。ロケットの中の人は卵とこんにゃくとはんぺんが同時に接近するのを観測します。
その２　地上に止めてあるロケットに向かい、串にさしたおでんが落ちてきます。このときも３つのおでんのネタは同時に落ちます。
ところが真空の場合は、その１のときもその２のときも串は要らないのです。このことから加速ロケットの場合も「ロケットなのかおでんなのか、どちらが動いているのか決まらない」ことになります。つまり加速系といえども相対的な現象になるのです。こうして一般相対論は芽を出したのです。

すごい理論をあっさりお茶漬け

相対論の起源
等価原理の発見により加速度系は相対的存在にしかなりえないのです。そうして全ての系の代表である加速度系が相対的存在になったので「任意の系が相対的存在」になりました。それまでは、加速度系はほかになんの手がかりもなくそれ自身で加速系であることが分かると信じられてきましたがそのことは重力現象の前に脆くも崩れさりました。

相対論の理解スイッチ

相対論登場

生涯最高のアイデア
アインシュタイン博士は重力場で地球に対し加速しながら自由落下するエレベ－タの中が慣性系であるので「慣性系と加速系が同居できる」ことに気がつきました。そこで慣性系では既に相対性が確認されていたので、加速系にも相対性を拡張できることに気がつきました。こうして全ての系で相対性が議論できることになり一般相対論が誕生したのです。

相対性のなりたち

加速系の相対化
加速系と慣性系の等価原理により全ての系は区別できないことになりました。そのため相対性も一般化してしまいます。たった１つの重力場という事例のために全ての系が相対化したのです

名月をみながら相対論

一般相対性の認知
重力場で、加速系も相対的であることが認められたので一般相対性の可能性が確認できました。加速系が相対的であることを示す例がたとえ１つでも実在するならば任意の系は相対的になるのです。まさに重力場は一般相対論の生みの親です。

相対論のおいしいところ

等価原理でゴ－ルイン
地球に対して加速系にある自由落下系の中は慣性系になります。ならば加速系は慣性系と同じになります。すると慣性系で相対性理論が成り立つので加速系の中でも相対性が成り立つといえるのです。重力場が加速系における相対性を可能にしました。

秋の夜長は相対論

お互いに加速系にある双方も相対的
特殊相対性ではお互いに等速直線運動状態にある双方が相対的でした。「どちらが動いているのか決まらない」というものでした。この「どちらが動いているのか決まらない」というものの見方はお互いに加速系にある双方にも当てはまると見抜いたのがアインシュタイン博士でした。等価原理がその鍵でした。

全ての運動が相対的

ロケットの中の紐が突然ピンと伸びたからといって「そのロケットは加速始めた」とするのは早とちりです。重力場においても紐まっすぐ伸びます。ロケットの加速は紐の伸びには決定的な原因になりません。加速度系はこうして絶対性を失いました。この結果ロケットの加速は紐の伸びと対等になります。つまり加速系も相対的存在でしかないのです。