特殊相対性理論とは何ですか？

特殊相対性理論は、物質が時間と空間をどのように移動するかを説明する科学理論です。 1905年にアルバートアインシュタインによって初めて出版されたとき、特別な相対性理論が物理学コミュニティに革命を引き起こし、宇宙を新しい観点から見させました。 特殊相対論は、これまでで最もよく確認されている物理理論の1つであり、その予測は、小数点以下20桁以上の精度で検証されています。

特殊相対性理論の2つの基本的な仮定は、物理の法則は絶対速度に関係なく同じであり、光の速度はすべての観測者に対して一定であることです。 閉じたボックス内で一定の速度で移動している場合、特別な相対性理論により、ボックス内で行った実験ではボックスの移動速度を知ることができないと予測されます。 同様に、ボックス自体が光速度の大部分で動いている場合でも、光速度はボックス内の観察者にとって同じままです。

特殊相対性理論は、ニュートンが開発した「絶対空間」と「絶対時間」の概念を放棄します。 特別な相対性理論の下では、単一の世界時というものはありません。 むしろ、時間は観察者ごとに異なります。 また、空間の単一の普遍的な尺度はありません。 単一の定規は、誰がそれを測定するかに応じて、長くも短くもなります。 最後に、特別な相対性理論は、空間と時間の概念を「時空」と呼ばれる単一の4次元構造に統合します。

特別な相対性理論によれば、オブジェクトがあなたに対して相対的に高速で動いている場合、そのオブジェクトは奇妙に振る舞うように見えます。 その質量は増加するため、光の速度に近づくにつれて加速するのはますます難しくなります。 それは動きの方向に縮小し、より速く移動するにつれてますます歪んで見えるようになります。 オブジェクトの時間も歪んでしまいます。 オブジェクトに時計がある場合、よりゆっくりとカチカチするように見えます。 これらの効果はすべてのオブジェクトに発生しますが、オブジェクトが光の速度に近づくと顕著になります。

特別な相対性理論により、オブジェクトは光の速度よりも速く移動することができません。 ある観察者にとって、オブジェクトが光速度よりも速く見えるように見える場合、そのオブジェクトが時間内に逆行しているのを見る観察者を見つけることが可能でなければなりません。 オブジェクトの速度が光の速度に近づくと、その質量と運動エネルギーは無限になります。 情報でさえ、光よりも速く移動しない場合があります。これにより、メッセージを時間内に逆方向に送信できるようになるためです。