入門 一般相対性理論 一般相対性理論の核心 落下する箱の中は慣性系と見なせる : 『みるみる理解できる相対性理論』より

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.122-123を参考にさせていただきました。

重力は物体の質量によらず、すべての物体に同じ加速度運動(自由落下運動)をさせる

ゆえに

落下する箱の中は、重力の影響のない宇宙船の中とまったく同じ状況と言える

慣性系とは「静止しているか、等速直線運動している場所」だが、等価原理により、落下している箱の中も「慣性系とかわらない」とみなせる。

アインシュタインは、この考えをさらに発展させ

落下する箱の中では、すべての物理法則が重力の影響のない慣性系と同じように成り立つ、と考えた。

すべての物理法則には、光の進み方を決める法則も入る。

これが等価原理の核心。

以上の結論から、「光は重力によって曲がる」という驚くべき結果がみちびかれる。

……ということで、ここで疑問が湧きました。

どうして異なる質量のものが同じ加速度運動をして同時にゴール地点に辿り着くのか。
質量が大きいものの方が、加速させ難いはずだ。ならば、同時にゴールはありえないはずだが……。それは真空状態の性質だろうか。

おそらくその位置に物体を持ってきた時点でそれぞれの質量にかかっている重力の大きさが違うのだろう。羽根は軽いし鉄の玉は重たいのは、そこにある時点ですでにかかる重力の大きさが決まっているということだろう。

MIL16049

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