一般相対性理論

一般相対性理論は、1915年にアインシュタインが発表した。 （プロイセン科学アカデミーの1915年11月25日に提出）一般相対性理論は、特殊相対性理論の拡張版と言えば理解しやすいだろう。この理論は、ニュートンの古典物理学に決定打をけちるとして、新たな物理学的理論の道を開いたという点で意義があるとすることができる。

一般相対性理論について学ぶ前に、これを展開するために必要な一つの家をみましょう。

等価原理 - 加速座標系で地球のために生じる重力と重力加速度gと同じ大きさの加速度aで重力の作用方向と逆運動することによる慣性力は区別できない。

つまり、慣性質量と重力質量が同じ測定値を持つことである。

1.時空一般相対性理論でアインシュタインは「時空は4次元、すなわち時間と空間が結合された形態の連続」であることを究明した。ニュートンが時空が時間と空間的に分離され、お互いに影響を与えて受けない別の空間であることと、空間上の一点に位置する物体にどのような影響も受けないと考えた一方、アインシュタインの思考実験でアインシュタインは時空が互いに相互作用すると、空間上に位置する任意の質量を持つ物体に対してスペースがたわみを提示した。

2.重力アインシュタインはニュートンの重力を加速運動系に適用した。彼は重力加速度gの大きさだけ加速するガソクギェ内の物体と、重力を受けている物体は、互いに区別が不可能であるという理論を打ち出すとしてガソクギェをグァンソンギェとして解釈可能であることを示した。

3.重力による時間膨張の上ガソクギェもグァンソンギェとして認識することができるとしている。したがってガソクギェの物体はグァンソンギェで物体の移動に判断することができ、特殊相対性理論に基づいて時間遅延が起こることが分かる。これにより、重力を受ける物体は、その物体に流れる時間が遅くなることになる。

4.空間歪曲に起こる現象4-1。光のそり：光の動きを加速運動系に適用させてみると、その光が曲がることがわかるだろう。したがって、重力により光が曲がることがわかる

4-2。重力レンズ効果：これは、日食が起こるとき観測することができる現象であるが、すぐに太陽の後ろに位置して包まれていた天体が太陽の重力による影響で、その光が曲がって私たちの目に入ってくるだろう。よく「アインシュタインの十字架」というのが、これによる現象である。

4-3。ブラックホール：質量が非常に大きな天体はスペースをひどく歪曲して光さえ飲み込むしまうことがあります。

5.一般相対性理論の証拠①エディントンの日食観測：地球から星を観測したときに、星と地球の間に太陽があるときとないときの星の観測位置を比較して、光が曲がることを観察し

②水性の歳差：ニュートンの理論に基づいて計算すると、100年の間に574''だけ移動するが、実際の歳差観測結果43''程度の誤差が出た。しかし、一般相対性理論の時空の曲率を考慮した結果、この違いを正確に説明

③重力レンズ：重力がレンズのように光を曲げる現象である。代表的にクエーサーがある。（クエーサーは銀河の重力のために、地球の4つの輝く双子で誤認した。）

④重力波：天体の重力崩壊や超新星爆発のような宇宙現象で発生し、時空間が歪みが光速で波のように伝達されることをいう。（以前まで発見されていないが、最近ブラックホールで発見された。）

⑤GPS：衛星が動くので、時間差が生じるがスピードと重力の作用を考慮して補正してくれるとする。

⑥ブラックホール：質量が非常に大きな天体はスペースを歪めて天体を通る光さえ吸収する。（アインシュタインが2次元の平面に時間の曲率を表記した図で見ると、ブラックホールは、質量が非常に大きくフラット自体が信じられないほどくぼん入っている。この時、ブラックホールの部分の超えると、光さえ絶対抜け出るのない線があり、ここを事象の地平線と呼ばれ、この内側の部分は、どのようなことも抜け出せないので黒く見える。）