佐藤 勝彦著『「相対性理論」を楽しむ本』を読んでいます。とてもいいです。



これまで何冊も相対性理論の入門書を読んできましたが，その中でもとても分かりやすい本です。手塚治虫のマンガの本と並ぶくらいのわかりやすさです。



　第１章の「相対性理論を体験しよう！」は，ジョージ・ガモフ著「不思議の国のトムキンス」と同じです。それも読みましたが，「相対性理論を楽しむ本」の方が分かりやすいと思います。アマゾンでトムキンスを検索すると，コミック本が出ていますね。さっそく購入しました。



　　第１章の「相対性理論を体験しよう！」の「アインシュタイン・ワールド」というのは，光の速度が秒速３０メートルにまで遅くなっている世界です。１時間は３６００秒ですから，秒速３０ｍというのは，時速１０８ｋｍです。実際の光の速さは３０万ｋｍですから，１千万分の１になっています。

　この本，とても分かりやすく書かれてはいますが，この光速を３０ｍと仮定して説明を加えればもっと理解しやすいのではないか，と思います。

　例えば，電車の中でキャッチボールをします。Ａさんは電車の前のところ，Ｂさんは後ろの方に立っています。電車が止まっているときに，キャッチボールを始めます。
　ＡさんがＢさんに向かって秒速３０ｍでボールを投げます。ＢさんもＡさんに向かって３０ｍ/秒で投げます。プロ野球の投手が時速１５０ｋｍで投げたりしますね。それよりは遅い。でも，けっこう速い球です。

　これは楽に想像できますね。



　車が走り始めました。そして，等速直線運動にはいります。秒速２０ｍ（時速７２ｋｍ）で走っています。
　そのとき，中でキャッチボールをしている人は，止まっているときとまったく変わりません。止まっているときとの違いはありません。長い距離のキャッチボールは電車の中でできないでしょうが，「おい，缶ビールを１つ投げてくれ！」と車の中で言われて，投げるときに，電車が走っていることはまったく意識しないでできますね。
　等速直線運動をしているとき，中にいる人は動いていることを気づかないのです。

　３０ｍの電車で後方から前方にボールを投げます。投げ始めには後方にありますが，１秒後には，前方に届いています。

　それを電車の外から見てみましょう。下の図を見てください。投げ初めはアのところにあったボールが１秒後にはイのところまで届いています。
　ボールは秒速３０ｍです。電車は秒速２０ｍ，だから，ボールは秒速５０ｍになって飛んでいるのです。



　今度は，前方から後方に向かって投げられたボール。最初は前方にあって，１秒後には後方にあります。すると，下図のように，なっているはずですね。
　ボールの速さは，３０ｍ－２０ｍで，秒速１０ｍになっている。



　さて，次は光です。ここで，光の速さを秒速３０ｍとします。電車の速度は秒速２０ｍ。

　ボールと同じかというと，それがまったくちがうそうです。
　光には次のような性質があるのです。

　光はなぜか，光を観測する人が止まっていようが，動いていようが，いつも一定の速度，つまり秒速約３０万ｋｍと観測される。

　止まっている場合，そして等速直線運動の電車の中は，ボールの場合と変わりません。いま，光の速さは３０ｍ/秒としています。



　しかし，外から見ている場合，ボールと光では異なるのです。外から見ていても秒速３０ｍです。

　以下の図のようなイメージを持っていいのではないでしょうか。ただ，相対性理論では，電車も伸び縮みするのではないかと思いますが，一応今のところはここまで。



　なお，ぼくの理解の範囲で書いています。間違いがあったらご指摘ください。