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相対性理論ってなんですか?

補足

中学生にもわかるように説明してほしいです

回答(8件)

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そういう事で合っていると思いますが、光の速さに近づくほど程時間が遅くなって、光の速さでは時間が止まると言われてます。 それで物質が決して光の速さを超さないとされてます。 また重力でも強い程時間が遅くなって、ブラックホールで空間も引き込んで抜け出せない程の重力の強さでは時間が止まると言われてます。 ところで私は物質が光の速さを超さないとは思えません。 現実に光の速さを超す物も観測されてます。 それからブラックホールもあるとは思えません。 こういう事で回答しているので載せてみます。 https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q14245645964

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そうね、二種類のことが同時に起きてるの ひとつは、一般的には 速度 = 共通の距離 ÷ 個別の時間 ですよね? もうひとつは、光速度=個別の長さ÷個別の時間 物体には決まった大きさがないので、時間と長さが同期して変化するの、その比である光速度は不変定数なのね これを先の一般的な式にあてはめると、時間が変化するので、速さも変化するの これを物体の長さの変化が観測できないとして距離と同じにみると、特殊相対論のような光速度不変になるだけだけど、長さの変化は、XY干渉計で重力波検出で観測できたので、光速度不変を原理にする必要なく、物体の時間と長さが変化するでよいのね。 ニュートン力学では、宇宙における絶対静止座標系が存在しないので、あらゆる速度は常にその時々の観測者から見た相対速度である。 相対性理論によれば、真空中での光の相対速度は、観測者の速度に依らず常に一定である。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%9B%B8%E5%AF%BE%E9%80%9F%E5%BA%A6

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静止質量を持つ通常の物体は光速に達することはない。エネルギーが無限大になるから。(無限大のエネルギーを与えなければならないから。) 何か一つの速さ(光速)の時だけ特別、ということは物理としては理論にならないから、考えたくないわけだ。言うように何か辻褄合わせを考えないと・・・。物理としては、同一の光の速さをどんな座標系で観測しても同じ、ということは、結局、座標変換の問題だということになる。 光速が一定。時間と空間の座標変換がガリレイ変換のままだと絶対にそうならないから、提出されたのがローレンツ変換。 ローレンツ変換ではもちろん光速だけ特別扱いというわけではない。すべての速度がガリレイ変換のような単純な足し算にはならない。というか、座標系の変換そのもの、空間と時間の変換の有様が実に常識外れで面白いんだけどね。・・・だから間違っているだの何だのという議論が未だにあるのだが。 日常的、と言うべきか、普段目にする物体の運動にローレンツ変換を使ってはならない。却って本質が見えなくなる、つまり邪魔だから。ガリレイ変換を使うべきである。

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まあだいたいそんな感じです。 光の速さを一定とすることで時間の遅れという現象が発生します。 また時間の遅れの辻褄を合わせるために長さの収縮という現象も発生します。 光速度不変の原理は「特殊相対性理論」の前提の一つです。 特殊というのは少しでも単純にするために、重力を一切考えず速度変化の無い状態をベースにした理論だからです。 速度一定の状態ならその速度に関係なく、その中で何をやっても止まってる時と変わらない結果になるという前提(特殊相対性原理)と光速度不変の原理が正しいとすると、従来の法則はどう書き換わるかというのが特殊相対性理論です。 これによって、速く動いている物ほど時間が遅く進んでいるように見える、速く動いている物ほど長さが縮んで見える また速さによって時間や長さが変動する関係で、速度の合成は単なる足し算では表わせない→どれだけ速度を重ねても決して光速には到達しない などの結論が導かれました。 特殊相対性理論が完成した後に、重力理論を加えて時空を扱う理論に発展させたのが「一般相対性理論」です。 特殊相対性理論は単純化された理論なので高校レベルの数学でも扱えますが 一般相対性理論は非常に高度になり、理系大学レベルの数学知識が必要になります。 一般相対性理論では加速度運動による慣性力(電車やエレベーターが加速したり減速したりする時に感じるアレ)と重力は同じようなもんだというアイデア(等価原理)をもとにして 重力を従来の万有引力とは全く違う考え方(質量により発生する時空のゆがみが重力の正体)で考え直しています。 それにより、万有引力では考えられなかった「光は重力で曲がる」という予言をし、それは実際の観測で確かめられました。 (それが後にブラックホールの理論を産みます) 一般相対性理論は特殊相対性理論の発展形なので、2種類あるというよりは正確には特殊相対性理論は一般相対性理論に含まれる形となります。

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説明はあってますが、質問者さんの理解が間違ってますね。 光速が常に一定なのはその通りですけど、その定義を何で「光速で動く物体の距離や時間」の話にすり替えちゃうんですかね?物体の速度に「光速の定義を当てはめたらだめ」でしょ。