ブログトップ

<   2014年 03月 ( 2 )   > この月の画像一覧
相対性理論
先月、アインシュタインの『物理学はいかに創られたか』という本を読みました。高校の時の夏休みの宿題で読んだ本ですが、何となく読み返し始めたら面白くて。当時、ちゃんと理解できていなかったことがよくわかりました。
内容はアインシュタインの相対性理論へと至る物理学の歴史と相対性理論以降、量子論の取っかかりまでを数式を用いずに言葉だけで理解できるように平易に書かれています。

量子論はアインシュタイン以降の発展が著しいですが、相対性理論を理解するには好適な本です。以下、その考え方の面白かったところをとりとめなく記します。

光速度不変の原理:互いに相対的に一様に動いている座標系において、光の速度は変わらない。

例えば、電車の中で列車の進行方向に(ともに等速度で)歩いている人Aがいるとすると、外からそれを見る人Bからは、電車の速度プラスAの歩く速さで移動するAが見えます。この時、AとBは異なる座標系にいるので、列車内でのAの速度とBが見る速度は異なることになります。しかし、光の速度は例えばそういった状況にあっても(速度が違いすぎるのでイメージがわきませんが)変わらないということです。

そして、光以外の何ものも光の速度まで達することができないことを前提とし、光の速度に近づけば近づくほど、時間が遅くなり又、距離が短くなる。理論上、光速に達したとき時間がゼロになる。

ニュートンの絶対時間、絶対空間の否定です。SFに出てくるワープの理論背景はこれですね。速度が大きくなるほど時がゆっくり進んだり、長さが縮んだりということですが、日常の世界では光の速度に比してごく小さな速度でしか移動できないのでその違いは無視できるということです。実際にGPSでは高速で移動するので、時間の補正を行っているんだそうです。

それまで絶対と考えられてきた空間尺度が速度によって変わるということなので、(x,y,z)の3次元で表されていた座標に時間の次元を加える必要が出てくる。(ct,x,y,z)、ここでcは光速を示し、時間を示すときの定数になる。これが4次元の世界、時空連続体ですが、ここでも速度が光速に比して十分遅いときは3次元で近似できるということでしょうか。

通常は加えられるエネルギーに比例する形で速度が増しますが、光速に近づけば、近づくほどそれをはるかに越える抵抗力を示します。それはエネルギーが質量を持っていることを意味します。太陽が輻射エネルギーを放出することで質量を失っていっていることも説明されます。

実体をもった物質が持つ質量というものはエネルギーにほかならないということは、エネルギーは場に偏在していて、物質というのは言い換えると局所的にエネルギーが集中した場であるということになります。これはSF映画なんかで見る瞬間移動装置の原理みたいなイメージがわきますね。

アインシュタインの相対性理論とは互いに相対的に動いている二つの座標系において、運動法則が不変であることを示すものです。それは古典物理学において3次元で出来事を捉え、古典的変換によりその不変であることを示すことができていたものを、4次元で捉え直しそれに相応しい新しい変換を加えることでその不変性を示したものです。

そうすることで、古典物理学で説明のつかなかった現象や異なる物理分野の理論間で齟齬をきたす現象を包括的に説明できて、それまでの物理学の前提である仮定された空間、慣性系というヴァーチャルな空間も前提としなくてもいいという画期的かつシンプルな理論なのです。

なので相対性理論によって、ニュートンや古典物理学は否定されたわけではなく、読み替え、書き換えの必要がでただけです。それらは一般相対性理論の特殊な極限の状態を示したもので、近似的に十分実用できるものなので今でも学校で教わるという次第です。

ちなみに特殊相対性理論(1905)は慣性系での相対性理論であり、一般相対性理論(1916)は加速運動をする系や重力場を含めて一般化したものに相当します。
[PR]
by O-noli | 2014-03-27 09:14 | thoughts
どじょうど
e0080571_8212290.jpg

”どじょうど”というのだとか。どじょうやうなぎなどを捕まえるための仕掛けです。
以前に、妻有の仕事をお手伝いしたときにいただいたものです。
e0080571_8211575.jpg

歯ブラシでゴシゴシ水洗いして、乾かしてからニスを塗りました。
e0080571_821122.jpg

基本となる材料は竹皮ですが、要所に竹を使って強度を持たせる。またそれが縞模様となって、デザイン的にも配慮されることに。編み目が美しい。特に胴から入り口に至る曲線がすごくて、ここは竹ひご状に細く切った竹と竹皮を使って繊細なRを作り出しています。
[PR]
by O-noli | 2014-03-25 08:32 | art

当サイトに含まれる全ての画像・文章の無断転載・使用を禁じます。
Copyright (c)[factory]/ All rights reserved.