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相対性理論誕生100週年

 みなさんはアインシュタインって聞いたことがありますか?

高校レベルくらいで科学などに関心のある人なら、下の方程式を見たことがあるかもしれませんね。

有名なE=MC2の理論とアルバート・アインシュタイン博士
e=mc2.jpg  Einshtein.jpg


ちなみに、E=MC2の意味は、物質が持つ質量は、エネルギーに変換できるということであり、物質が持つエネルギーは、物質の質量に「光の速度の2乗」を掛けたものに等しいと言う事です。

この方程式はアインシュタイン博士が1905年に発表した特殊相対性理論の中で示したもので、みなさんが知っている原子力や核兵器などはこの理論を応用しています。

EC=MC2の方程式を応用したのが原子力です(写真は日本の原子力発電所)
原子力発電

アインシュタイン博士は2つの相対性理論を発表しました。
一つは上に書いた「特殊相対性理論」で、もう一つが「一般相対性理論」で、今年が発表されてからちょうど100年になりますので、世界各地でいろいろな記念イベントが開かれています。(一般相対性理論についての詳しい説明はこちらで読んでください)

一般相対性理論を簡単に説明すると、物理法則は、互いに加速度運動する系の間でも同じ形の数式で表せる、とする理論体系。A.アインシュタインが1916年に完成させた。物質の周りの重力場と時空のゆがみを関係づける。重力方程式の解として得られる計量テンソルは、重力場と時空の様子を表す。重力質量と慣性質量が合致し、重力は遠心力など見かけの力と同一視できるという等価原理が核心にある。物体の運動は、時空内で世界線と呼ばれる軌跡を描くが、これは時空のゆがみに左右される。この理論は、光が太陽の重力で曲がる現象などで裏づけられた。遠くの天体がダブって見える重力レンズ現象なども説明できる。今日の宇宙論の主柱。

簡単に説明しても内容が複雑すぎてわからないかも知れませんが、Weblio辞書に理解しやすい説明がありますので下に引用します。

相対性理論を発見したアインシュタインの宇宙

soutaiseiriron.jpg

ニュートン力学の限界を相対性理論で時空の世界まで広げる

ニュートンの力学は、さまざまな自然現象を科学的に説明しましたが、光や磁気のようなきわめて高速の世界の現象を説明するには、限界がありました。アルバート・アインシュタイン(1879~1955)は、1905年の特殊相対性理論で、光の研究から、時間や長さは静止している人と動いている人では異なる相対的なものだとして、ニュートン力学の常識をうちやぶりました。
さらに1916年には、加速度運動と重力について考察を広げ、巨大なエネルギーは、時間や空間をゆがませ、これが重力となることを一般相対性理論として発表しました。

物質のエネルギーと時間や空間の関係を解明

一般相対性理論によると、宇宙空間に巨大な質量の星があると、その周囲の時空はゆがみを生じ、そこに重力が生じて、光さえ曲がって通過します。このことは惑星の動きにもあてはまります。水星の軌道には毎年少しずつ近日点が移動するという現象がみられますが、これも太陽の質量がおよぼす時空のゆがみを実証するもので、アルバート・アインシュタインは自ら計算し的確に予測しました。
また一般相対性理論によると、時空のゆがみは、あらゆるものを吸い込んでしまうブラックホールの存在を示唆しています。そこではすべての物理学の法則が通用しない特異な点があるとされています。このように一般相対性理論は、宇宙を静的で絶対的なものから、時空という物理的に変化する存在であることを示しました。
今日、宇宙物理学では、ビッグバンやブラックホールに関して多くの天文学者や物理学者が研究していますが、これらはアルバート・アインシュタインの相対性理論のうえでなりたっており、今日の宇宙物理学の基礎を築いたといえます。




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