仮定:
1。物理学の法則は、均一な動きのすべてのオブザーバーで同じです。 これは、オブザーバーの一定の速度に関係なく、物理学の法則が常に真実であることを意味します。
2。真空中の光の速度(c)は、光源の動きに関係なく、すべての慣性観察者で同じです。 これは、光の速度が普遍的な定数であることを意味します。
数学的結果:
これらの仮定から、アインシュタインは数学的に表現されるいくつかの深い結果を導き出しました。
* 時間拡張: 時間間隔は、相対的な動きのオブザーバーでは異なるようです。これは、静止した観察者と比較して高速で移動するオブジェクトの時間が遅くなることを意味します。 数学的に:
* t '=t /√(1 -v² /c²)
* どこ:
* t 'は、動くオブザーバーによって測定された時間間隔です
* Tは、定常観測者によって測定された時間間隔です
* vは、オブザーバー間の相対速度です
* Cは光の速度です
* 長さ収縮: オブジェクトの長さは、相対的な動きの観察者の場合は短いように見えます。数学的に:
* l '=l√(1 -v²/c²)
* どこ:
* l 'は、動くオブザーバーによって測定された長さです
* lは、静止した観察者によって測定された長さです
* vは、オブザーバー間の相対速度です
* Cは光の速度です
* 相対論的質量: オブジェクトの質量は、その速度が光の速度に近づくと増加します。 数学的に:
* m '=m /√(1 -v² /c²)
* どこ:
* M 'は相対論的質量です
* mは残りの質量です
* vはオブジェクトの速度です
* Cは光の速度です
* 質量エネルギーの等価性: エネルギーと質量は同等です。つまり、互いに変換できることを意味します。これは、方程式E =MC²で有名に表現されています。ここで、Eはエネルギー、Mは質量、Cは光の速度です。
* ローレンツ変換: これらは、相対運動における基準の慣性フレーム間で時空座標がどのように変化するかを説明する一連の方程式です。
物理学による式:
数学的な表現を超えて、特別な相対性は物理的な概念と観察によって表現されます。
* 相対論的ドップラー効果: ソースとオブザーバーの間の相対的な動きによる光の頻度は変化します。この効果は、天文学で使用され、遠くのオブジェクトの速度を測定します。
* ツインパラドックス: この思考実験では、2人の双子の時間拡張の結果を探ります。そのうちの1人は高速で移動します。
* 粒子物理学: 特別な相対性理論は、粒子物理学と高速で動く粒子の挙動を理解することに基づいています。
全体として、特別な相対性理論は、空間、時間、重力の理解を根本的に変えた理論です。 それは、仮定、数学的方程式、および物理的観察によって表現され、光の速度に近づく速度で宇宙を理解するためのフレームワークを提供します。