アインシュタインが「生涯でもっとも素晴らしいひらめき」といったのが「等価原理」です。
この等価原理とはどういったものなのでしょうか?
エレベーターをイメージしてください。その中にあなたが乗っていてリンゴを持っています。エレベーターが止まっている時、そのリンゴを手から離すとどうなるでしょう?
もちろん、床に落ちますね。
では、エレベーターを無重力の宇宙に持っていきます。やはり、エレベータが止まっている時にリンゴを離すとどうなるでしょう。リンゴは宙に浮きますね。
それでは、無重力状態の場所でエレベーターを上に高速で動かします。その中でリンゴを離すとどうなるのか?無重力状態で動いているエレベーターに乗ったことなんてないでしょうから、想像するのがちょっと難しいですね。でも、リンゴは床に向かって落ちていきます。
再び、エレベーターを地球に戻します。エレベーターを吊っているワイヤーが突然切れてしまいました。エレベーターはものすごいスピードで落ちていきます。驚いて手からリンゴを離しました。リンゴはどうなるか?リンゴは宙に浮くのです。
さて、ここで問題です。
あなたがエレベーターに乗っている時にリンゴを手から離したらリンゴは浮きました。エレベーターは宇宙にあって止まっている状態でしょうか?それとも、地球にてエレベーターを吊っているワイヤーが切れてしまったのでしょうか?
答えは、どっちだかわからないが正解です。
同様にリンゴが床に落ちたとしても、それが重力によってリンゴが落ちたのか?それとも無重力の場所だがエレベーターが上昇運動したためにリンゴが床に引っ張られたのか判別することはできません。
これが等価原理です。
重力と加速度は等しい価値を持つということです。
・・・で、それがどした?
って、ことになるわけですけどね。しかし、これは大発見なんです。
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。しかし、これは「特殊」な場合でのみ適応できる理論であったのです。じっと止まっていたり、一定の速度で直線的に動き続けているものに当てはまる理論だったんですけど、そんなものは世の中にほとんどない!
そこで加速度運動や重力、時間や空間を考慮し特殊相対性理論の中に取り込んだのが一般相対性理論でした。
アインシュタインは、この等価原理というひらめきによって、この一般相対性理論を大きく前進させたのです。
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