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セルフ塾は閉めましたが、そのままの名前でブログを続けます。独学,独習。教わるより,学ぶを重視。 セルフラーニングの方法,英語,数学などの情報を発信するつもりです。

佐藤 勝彦著『「相対性理論」を楽しむ本』
 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。
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 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。

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 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。

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 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。

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 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。
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 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。
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