特殊相対性理論
この部分の本体は、特殊相対性理論です。
特殊相対性理論は、施工の構造のものである。アインシュタインは1905年の「運動する物体の電気力学について」という論文で、特殊相対性理論を初めて披露した。
特殊相対性理論はマクスウェルの電磁気学が古典力学のガリレオ対称性を守らない矛盾を説明するために作られた。電磁気を介して電磁波の速度を計算することができ、このように求めた電磁波の速度は観測の相対運動とは関係なく一定であり、これはガリレオ対称性に違反する。この問題を解決するためにアルベルト・アインシュタインは、二つの公準を導入し、その仮定によると、自然界にはガリレオ対称性の代わりにでロンチュ対称性に従うという事実を示した。
特殊相対性理論では、慣性座標系の観測者が、自分の「絶対運動」を実験的に測定して出すことができないと思う。また、真空での光の速度は慣性座標系の各観測者の両方に同一であると仮定する。
特殊相対性理論は、わずか2つの仮定だけに基づいており、これにより、他のすべての結論を導き出すことができる。
真空での光の速度は、すべての観測者に対して同じである。
すべての慣性系の観測者に対して物理法則は同じである。 (ここでは、電磁気学の法則も含まれる。)
最初の仮定は、(絶対速度を許可していない)古典力学のガリレオ対称性を否定する。第二の仮定は、力学での相対原則を電磁気まで拡張したものである。
この二つの仮定から次のような現象を予測することができる。
時間拡張:動く物体内(S1)での時間変化は、外部の観測者(S)にゆっくりと時間が変化すると考えられる。
長さ縮小:目に動く物体は、外部の観測者(S)の目に映った移動方向に短くなって見える。
同時実行の相対:観察者A(S1)の目に同時に起こったことが観察されたいくつかの二つの事件は、Aの相対運動をする外部の観測者B(S)の目には、同時に起こったとは思えない。
質量 - エネルギーの等価性:E =mc²公式によってエネルギーと質量は等価であり、変換可能である。
ここで、Sは固定グァンソンギェでS1は運動するグァンソンギェある。
特殊相対性理論が予測される現象
時間膨張
光で動作する時計を考えてみよう。この時計は、一方面には、エミッタからの光を非常に短い間隔で放出し、反対側には、検出器がその光を受けて、1秒を計算するという。時計が動かない場合(つまりSグァンソンギェにある場合)この時計は、正確に1秒ごとに時間が動く。これで、この時計を時計光の進行方向に動かしてみよう。この時、時計を動かすグァンソンギェ(S1)に配置されると、S1グァンソンギェで時計は動かないだろう(S1グァンソンギェは一定の速度で移動している)この時計は、さっきのように、1秒ごとに時間をチェックする。今SグァンソンギェでS1グァンソンギェを眺めてみよう。光の速度は一定であるが(特殊相対性理論の前提)S1グァンソンギェのエミッタから放出された光が検出器に届く間に検出器は、もう少し移動することになる。移動した距離だけ光はもう少し移動する必要がディテクタに到達するようになって、これは時間が1秒よりもかかるということを意味する。つまりSグァンソンギェでS1を見る人にS1の時間はゆっくり行くように見えるだろう。(注意すべき点は、S1では常に1秒ごとにカチカチ音をたてている)
同時実行の相対
これは、上記の時間拡張をもう少し応用すれば簡単に知ることができる。列車の中央から光が発するれ、この光が列車の両端に触れると、列車の両端の扉が開かれたと考えてみよう。 S1(可動グァンソンギェ - 列車が移動する)で観測をすると止まっている列車で両端に移動する時間は同じになるので列車の内部の観察者は、列車の羊の門が同時に行われたと考えるだろう。しかし、Sグァンソンギェでの観察者は、列車の進行方向の扉がより遅く開かれ、その反対方向のドアが速く行われたと思うようになる。なぜなら進行方向への光は、より移動する必要がので、より遅く開かれ、その逆方向のドアは、より迅速にアクセスするため、より早く開くのである。つまり、同時に起こった事件であっても、どのグァンソンギェで事件を見るかによって同時に起こらないということだ。
長さ縮小
長さ縮小は、移動方向にのみ起き移動していない方向には起こらない。つまり、x軸に進行する物体の長さ縮小は、x軸方向にのみ起こりy、z軸への長さ縮小は起こらない。ひたすらな方向にのみ長さの縮小が起こることを意味する。
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