アインシュタインといえば？

みなさんは、何を思い浮かべるでしょうか。

　ライオンのような髪の毛に、悪戯っぽく舌を出した肖像画が有名ですね。

　学問的に言えば相対性理論を作った人だと知っている人もいらっしゃるのではないでしょうか。
とかく難しいと言われることの多い相対性理論。。本日はそれがどんなものなのか簡単に綴ってみようと思います。

　まず、この理論は何が言いたいのかというと、どのような立場の人から見ても世界は同じ法則に基づいているということです。例えると、地面に座って夕日を眺めている人から見ても、電車に乗ってスマホを操作している人から見ても世の中は同じ規則に従って動いているということ。

　えっ　わけがわからん

　いや、もっともです

　難しい事柄をいかにわかりやすく説明するかという技術は、その事柄の本質をどれだけよく理解できているかに懸っているわけですが、私の理解がまだ未熟だということは重々承知しております　申し訳ありません

　しかーし、説明できないといって逃げることはしたくないので、もう少しお付き合いください。

　そもそも、ある人から見た法則と他の人から見た法則とが本質的に同じであるということは、アインシュタインよりも以前にガリレオ・ガリレイが発見していました。ガリレオの相対性原理というもので、これにより、互いに等速度で運動している人同士の間で力学法則は同じであるということが保証されていました。

　しかし、時代が進んでマックスウェルにより、物理学が力学だけではなく、電磁気学をもその範疇に入れるに至ってガリレオの相対性原理に修正が必要となったのです。

　つまり、ガリレオの相対性原理を使っていると、電磁気学の法則がすべての人に対して同じ形を取らなくなってしまったのです。

　具体的な例ですと、時速８０ｋｍで運行している電車内で、進行方向に向かって時速１００ｋｍで野球のボールを投げれば、その野球のボールは、地上から見ると時速８０ｋｍ＋時速１００ｋｍ＝時速１８０ｋｍの速度を持って飛んでいきます。

　つまり、速度は単純な足し算で運動している人、その場にいる人の間で変換できます。

　しかーし、電磁気学の基礎法則であるマックスウェルの方程式には光の速度ｃが入っています。

　これは何を意味しているかと言えば、運動している人から見ても、その場に立っている人から見ても光の速度には変わりがないということ。。。

　その場に立って懐中電灯を点灯すると光は当然、ｃの速度で進んでいきますが、時速８０ｋｍで運行している電車内で懐中電灯を点灯しても、地上にいる人から見ると時速８０ｋｍ＋ｃではなくて、光の速度ｃでしか光は進まないということなんです。

　これって、なんか変ですよね？なんか変？そう、詳しくはわからなくてもなんか変？と思ってもらえれば嬉しいです。

　だって、もし電車の速度が光の速度ｃだったら、その電車の中で懐中電灯を点灯したらその光はｃの２倍の速度になるはずですもんね。。。

　この矛盾を解決したのがアインシュタインだったんです。アインシュタインは、ガリレオの相対性原理による速度の変換法則を見直して新しい速度の変換法則を示したんです。名づけてローレンツ変換！です。

　なんで、アインシュタインの名前を取ってアインシュタイン変換とならなかったのか。。。

　これは、ローレンツという人がその式の形だけ先に作っていたからだそうです

　これによって、力学法則だけではなく、電磁気学の法則もまたどのような人から見ても同じ形となることになり、物理の世界に平和が訪れたのです

　そして、このような新しい考えの枠組みが相対性理論と名づけられました。。。

　追伸：ここでいう相対性理論というのは正しくは特殊相対性理論と呼ばれるもので、アインシュタインはこの約１０年後に重力の影響を取り入れた一般相対性理論という理論も発見しています。