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こんにちは、Ichi先輩（@Abstract1Life）です。
「相対性理論」って言葉はよく聞くけど、いまいちよく分かってない方は多いんじゃないでしょうか。今年はアインシュタインが一般相対性理論を論文で発表してから100周年の記念の年です。
せっかくの機会ですから、難しそうに思える「相対性理論」の概要だけでもマスターしておきましょう。難しい式なんか覚えなくても、概要だけ知っていればきっと話の種になると思いますよ。
相対性理論って簡単にいうと何なの？
簡単に言うならば【速さ】【エネルギー（重力）】【時間】の関係についてのお話です。
もし相対性理論について聞かれたら上記の内容を答えておけば間違いではないです。
相対性理論には2種類ある
相対性理論には２つの種類がありますが、どっちが考え方が難しいと思いますか？
- 特殊相対性理論
- 一般相対性理論
正解は②一般相対性理論です。
普通に考えたら「特殊」の方がどう考えても難しそうに思いますよね。ただ、科学の世界では「特殊な状況」における物事を説明する事の方が簡単なんです。
「日本のおいしいステーキ屋」より「都内のおいしいステーキ屋」より「池袋のおいしいステーキ屋」の方がどんなお店なのか説明しやすいし、分かりやすいですよね？
限定された条件下の方が説明しやすいのはこういった理由です。
ちなみに相対性理論の場合の「特殊」というのは「物体が等速直線運動をしている場合」という条件です。ずっと同じ速度でまっすぐ動いているという事ですね。
つまり、一般相対性理論は同じ速度でなくてもこの理論が当てはまる事を証明しなければいけなくて、特殊相対性理論よりも10年遅れて発表されていますし、計算式や考え方も複雑になっています。
特殊相対性理論
では、考え方が簡単な「特殊相対性理論」の方から考えましょう。
ここでは一定の速度でまっすぐ動いているものを想像してください。今回は例として、エスカレーターに乗っているAさんを想定しましょう。
特殊相対性理論では、Aさんに以下の３つのことが起こると言っています。ちなみに動く速さが早いほど効果が強まります。
- 時間が遅れる
- 長さが縮む
- 重さが増す
ただ、時間というモノは「相対的」なモノであって、相手がいてはじめて成り立ちます。つまり、誰に対して時間が遅れるのかという事を考えなければいけません。
ここでエスカレーターに乗っていないBさんを登場人物として追加してお互いに手を振り合うようにしましょう。
特殊相対性理論に基づくと、Aさんから見たBさんの手の動きは遅く見えて、Bさんから見たAさんの手の動きも遅く見えます。
つまり、お互いに相手の時間が遅れている様に見えるという事です。お互いに影響する「相対性」の理論なワケです。
一般相対性理論
では「一般相対性理論」ではどう考えればいいのかと言うと説明が難しくなってしまうので、１つ法則を覚えましょう。
重力が強い（重い）ものの周りでは下記の事が起こります。
- 空間がゆがむ
- 時間もゆがむ（遅くなる）
先ほどの「特殊相対性理論」では、AさんとBさんはお互いに時間の遅れを感じていましたが、一般相対性理論ではそうはなりません。
今回はとても重力の強い場所に立っているAさんと弱い重力の場所に立っているBさんにお互いに手を振ってもらうとしましょう。
そうすると、Aさんの動きはBさんから遅く見えて、Bさんの動きはAさんから早く見えます。
これも相対的なものですが、等速直線運動ではないと、お互いに感じる時間間隔が変わってくるという事ですね。
おわりに
なかなかわかりにくいと思われている相対性理論ですが、案外簡単な話だと思いませんか？専門書だとなかなか読み解くのは難しいですけど、直感的に理解するのを手助けしてくれるような本はとても役立つと思います。
個人的におすすめなのは「感じる科学」という書籍で、相対性理論も解説していますが、教養として身につけておきたい科学の知識がをとてもかみ砕いて教えてくれるので、読み物として面白いですよ。
