« 高知市  短歌十首 「今度は文学部文化財学科」。 | トップページ | 高知市 高知大学児童文化研究会についての思い出。 »

2009.07.11

高知市 相対性理論についての説明。

 本日は、仕事も授業もありません。

 で、午前中に短歌の作品を整理した後、午後から夜は、相対性理論の説明、地球の重量の計算、太陽の重量の計算についやしました。ただいま午後十時に終了です。


 相対性理論の説明は以下のとおり。

 二冊、物理学の本を買い込んで読みましたが、結局、あまりわからず、文科系の読み物になってしまいました。もう少し勉強するつもりです。

 アルベルト・アインシュタイン(ドイツ生まれのユダヤ人。1879年3月14日-1955年4月18日)は、論理的に展開されていた相対性原理(アンリ・ポアンカレ、ジョゼフ・ラーモア、ヘンドリック・ローレンツなど)に新しいいくつかの仮定を導入し物理学における相対性理論の基礎を築き上げました。
 アインシュタインは、1905年に特殊相対性理論を発表しました。
 それは、光速度不変の原理(真空中の光の速さは、光源の運動状態に影響されない一定値cである)と、特殊相対性原理(おたがいに等速度で運動しているすべての慣性系において、すべての基本的物理法則は、まったく同じ形で表される。それらの慣性系のなかから、なにか特別なものを選び出すことはできない)の二つを指導原理とする理論でした。
 この理論を提唱した最初の論文は Zur Elektrodynamik bewegter Körper (動いている物体の電気力学)で、この年にドイツの学術誌・Annalen der Physik 第17巻に掲載されました。特殊相対性理論自体は、これをふくめた数編の論文からなります。この理論を「特殊」と呼ぶのは、相対性理論で慣性系にのみ言及していることによります。なお、慣性系は、慣性の法則(運動の第1法則)が成立する座標系です。
 アインシュタインは、1907年、E=mc²を発表しています。エネルギー(E) = 質量(m)×光速度(c)の 2乗です。これは、特殊相対性理論の帰結として発表した関係式です。質量とエネルギーの等価性ともいわれます。質量が消失するならばそれに対応するエネルギーが発生する(エネルギーが発生する時にはそれに対応する質量が消失する)ことを示めします。
 この年には、後の一般相対論の基礎となるアイデア(等価原理)を思いつきます。等価原理とは、外部を観測できない箱の中の観測者は、みずからにかかる力が、箱が一様に加速されるために生じている慣性力なのか、箱の外部にある質量により生じている重力なのか、を区別することができないという主張です。
 1915年-1916年には、加速度運動と重力を取り込んだ一般相対性理論を発表しました。
 一般相対性理論は、慣性力と重力を結び付ける等価原理のアイデアにもとづいています。相対論によれば空間は時空連続体であり、一般相対性理論では、その時空連続体が均質でなく歪んだものになります。つまり、質量が時空間を歪ませることによって、重力が生じると考えます。そうだとすれば、大質量の周囲の時空間は歪んでいるために、光は直進せず、また時間の流れも影響を受けます。これが重力レンズや時間の遅れといった現象となって観測されることになります。
 一般相対性理論では、次のことが予測されます。
 重力レンズ効果-重力場中では光が曲がって進むこと。
 水星の近日点の移動-ニュートン力学では説明不能だった水星軌道のずれが、太陽の質量による時空連続体の歪みが原因であることを示しました。
 重力波-時空のゆらぎが光速で伝播する現象。
 膨張宇宙-時空は膨張または収縮し、定常にとどまることがないこと。ビッグバン宇宙を導きます。
 ブラックホール-限られた空間に大きな質量が集中すると、光さえ脱出できないブラックホールが形成されます。
 重力による赤方偏移-強い重力場から放出される光の波長は元の波長より引き延ばされる現象。
 時間の遅れ-強い重力場中で測る時間の進み(固有時間)が、弱い重力場中で測る時間の進みより遅いこと。
 一般相対性理論の解として、宇宙は膨張または収縮をしているという結論が得られます。重力による影響を相殺するような宇宙項Λを場の方程式に導入することで、静的な宇宙が得られるようにしました。しかし、エドウィン・ハッブルによって、宇宙の膨張が発見されたため、アインシュタインは宇宙項を撤回しました。しかし、宇宙望遠鏡による超新星の赤方偏移の観測結果などから、宇宙の膨張が加速しているという結論が得られていて、この加速の要因として宇宙項の存在が再び注目されています。
 1919年、 皆既日食において、太陽の重力場で光が曲げられる(いわゆる、重力レンズ効果)ことがアーサー・エディントンの観測により確認され、これが証明となって一般相対性理論は物理学理論としての不動の地位を得ます。

|

« 高知市  短歌十首 「今度は文学部文化財学科」。 | トップページ | 高知市 高知大学児童文化研究会についての思い出。 »

文化・芸術」カテゴリの記事

コメント

コメントを書く



(ウェブ上には掲載しません)




トラックバック

この記事のトラックバックURL:
http://app.cocolog-nifty.com/t/trackback/30274/45601763

この記事へのトラックバック一覧です: 高知市 相対性理論についての説明。:

« 高知市  短歌十首 「今度は文学部文化財学科」。 | トップページ | 高知市 高知大学児童文化研究会についての思い出。 »