導入
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| アインシュタイン以前 |
| アインシュタインと |
| 素粒子物理学では |
| メタ |
相対性原理は、物理法則はすべての慣性座標系で同一に表現されると述べています。
- これは、2 つの慣性座標系で同じように準備された 2 つの実験について、それぞれの座標系で一方と他方で行われた測定値が同一であることを意味します。
- これは、実験中の測定値が異なる観測者で同じであり、各観測者がそれぞれの慣性座標系から測定していることを意味するのではなく、異なる観測者によって行われた測定が同じ方程式を検証し、観測の座標系が変化することを意味します。方程式内の 1 つまたは複数のパラメーターの変化の形で発生します。法則は「慣性座標系が変化しても不変である」と言います。
一般相対性理論の基礎となる一般化は、共分散原理または一般相対性原理と呼ばれ、物理法則はすべての座標系 (慣性かどうかに関係なく) で同一に表現されると述べています。このとき、法則は「共変」であると言います。
ある理論から別の理論 (古典物理学、特殊相対性理論または一般相対性理論) へと、原理の定式化は進化し、空間と時間、速度などに関する他の仮説が伴います。これらの仮説の一部は、すべての実験と一致するため、古典物理学では暗黙的または「明白」でしたが、特殊相対性理論が定式化された瞬間から明示的になり、より議論されるようになりました。
古典物理学の例
- 最初の状況
走行中の電車内で、乗客が電車に対して動かずに立ち、手に物を持っていると仮定します。物体を手放すと、時間の関数として特定の法則に従って、物体はそれを保持していた手に垂直に落下します (列車ゼロに対する初速度)。
相対性理論は、この物体を電車にリンクされた基準系に関連付けた後、地面にリンクされた基準系に関連付けた場合に、この物体の動きが同じになるとは言っていません。これは経験が示しています。電車から見ると物体は垂直線を描きますが、地上から見ると放物線を描くため、これは誤りです。
これらの基準系の一方から見ると、実験の初期条件は同じではありません。重力引力は両方で同じですが、列車にリンクされた基準系に関しては、解放される物体の初速度はゼロです。 、地面にリンクされた参照のものと比較すると、そうではありません。
ただし、2 つの基準系のそれぞれに対する同じ数学的法則により、この経験を説明することが可能になります。この法則では、基準系に対する初速度が考慮されます。
- 2番目の状況
一方、地面に対して静止している人が手に持っている物体を落とした場合、相対性理論が適用されます。これは、地上で行われた実験では一般条件と初期条件が同一であるためです。地面と電車の中で作られたもの。原則によれば、物体は電車の中に落ちても（電車からの観察も）、地面に落ちても（地上からの観察も）、垂直の直線に沿って落ちなければなりません。これは経験が証明していることです。 。
- 結論
提示された 2 つのケースでは、相対性原理は異なる方法で適用されます。2 つの異なる基準系から見た経験では、観察は異なりますが、同じ数学的法則で両方が記述されます (初速が考慮されるかどうかに関係なく)。 ; 2 つの異なる基準フレームで実行された 2 つの実験では、実験条件が同一であるため、観測結果は (測定誤差の範囲内で) 厳密に同一になります。
