以下、佐藤勝彦 監修『みるみる理解できる相対性理論―特殊相対論も一般相対論も実はむずかしくなかった! (ニュートンムック)』P.62-65を参考にさせていただきました。
まず光時計をイメージします。
上下に鏡がついたチューブ状の時計で下の鏡には光源がついている。
光が下から上に到達した時点で1秒経過するとする。
月面で観測者が右に光速の80パーセントで飛ぶ宇宙船を見ていると考えます。
宇宙船のなかでは、この光時計はいつもどおり1秒を刻みます。
しかし、月面の観測者からすると宇宙船の光時計の光は斜めに進むように見える。
つまり1秒を刻むためにはより長い距離を進まなくてはならない。
ところが「光速度不変の原理」により、光の速さは宇宙船のなかで見ても、月面上で見ても変わらない。
ゆえに月面の観測者からみると、1秒が経過しても宇宙船内の光時計は1秒をまだ刻んでいないことになる。つまり月面の観測者から見ると宇宙船内の時間は遅れているのだ。
(私的な疑問:光を使わない時計を使っても同じ結果になるのだろうか?というか時間の遅れをイメージしやすいようにわざわざ光時計というのを考えたということか?)
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