相対性理論が発明される前は、ニュートンは間違いなく物理学の巨人でした。 45歳の時に出版された著書『自然哲学の数学的原理』は、力学の理論的基礎を全面的に築き、古典物理学の基礎となりました。 ニュートンは「絶対空間」と「絶対時間」の概念を提案し、宇宙には絶対空間のような「空の箱」があり、その中ですべてのオブジェクトが移動すると主張しました。 また、時間もオブジェクトとは無関係に経過します。 この絶対性は、後の物理学システムの核心となりました。 しかし、アルバート・アインシュタインの登場により、物理学は前例のない変化をもたらしました。

アルバート・アインシュタインの革命的見解

アインシュタインは、熟考の末、「絶対空間」と「絶対時間」に疑問を投げかけ、自然の基本法則がある種の絶対的な基準系に依存していない可能性があることを発見しました。 したがって、彼は相対性理論の中心的な柱を形成する2つの基本的な仮定を確立しました。

1.相対性理論の原理:物理法則は、すべての慣性座標系で同じです。 これは力学だけでなく、電磁気学やその他の物理法則にも当てはまります。

2.光速の不変性の原理:光速は、どの基準系でも一定であり、観測者の運動状態とは何の関係もありません。

これら2つの原理に基づいて、アインシュタインは、時計の減速、定規の短縮、双子のパラドックスなど、一連の新しい結論を導き出し、有名な質量エネルギー方程式(E = mc ^ 2 \)を導き出し、質量とエネルギーの間の深い関係を明らかにしました。

相対性理論の枠組みの中で、アルバート・アインシュタインは、異なる位置にある2つのクロックを光信号で整列させる方法を提案しました。 ポイントAとポイントBにクロックがあり、光信号を送信し、AからBへの光の往復時間を計算することで、2つのクロックを「整列」できるとします。 アインシュタインはまた、AとBが整列し、BとCが整列しているなら、AとCの間の時間も整列するべきだと信じていました。 これは簡単に思えるかもしれませんが、後の開発で、科学者たちはこれがすべての場合に当てはまるわけではないことを発見しました。

疑問と謎

物理学者のランダウは、アインシュタインの時間同期法は慣性系でのみ機能し、非慣性系や曲がった時空では状況がより複雑になると指摘しています。 たとえば、回転するディスクでは、異なるポイントのクロックが完全に同期していない可能性があります。 これは、曲がった時空や加速された基準系では、時間の整列が絶対的ではないことを示しており、時間と空間の相対性をさらに明らかにしています。

相対性理論におけるクロック同期の問題を探求するとき、科学者のZhaoはさらに指摘しました:すべてのクロックを正確に整列させる必要はなく、クロックの「速いものと遅いもの」が一貫していることを確認するだけです。 趙は、この「高速-低速アライメント」を記述するための数学的条件を提案し、このクラスの座標系を「Zクラス」と名付けました。 この小さな貢献は、一般相対性理論の研究で認められ、微分幾何学と一般相対性理論の本に含まれました。

ニュートンの絶対時空からアインシュタインの相対性理論、その後の科学者による非慣性系の探求まで、物理学は常に元の理解を打ち破ってきました。 相対性理論は、空間と時間の性質を再考することを可能にするだけでなく、現代の科学技術の発展の基礎を築きます。 この無数の知恵と探求が、私たちをより深い宇宙へと導いてくれるのです。