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(定期購読)アインシュタイン:相対性理論と核爆弾

 アルベルト・アインシュタインはドイツの物理学者(1879―1955)「奇跡の年」に一連の物理学論文を発表し、一躍名声をえた。一般相対性理論を発表し、ノーベル物理学賞を獲得した。
 これが物理学以外の分野にも大きな影響を与えた。第二次世界大戦ではマンハッタン計画に関わった。戦後は核廃絶運動に邁進した。以下では、アインシュタインの詳細な年表も掲載する。


アインシュタイン(Albert Einstein)の生涯

 アインシュタインはドイツのウルムで工場を営んでいたユダヤ人家庭に生まれた。だが、父が事業で失敗し、ミュンヘンに移った。アインシュタインは幼少期に知的発達の遅れを心配される状況だった。だが、コンパスや数学などに大きな関心を抱いた。

 アインシュタインはチューリヒのスイス連邦工科大学に入り、1900年に卒業した。その後、ベルンの特許局で技師になった。そのかたわら、物理学研究に打ち込んだ。

 物理学者としての活躍:相対性理論とノーベル賞の受賞

 1905年はアインシュタインの「奇跡の年」と呼ばれる。というのも、この年に、アインシュタインは物理学史上で画期的な論文を次々と公刊したためである。
 より具体的には、光量子説やブラウン運動、質量とエネルギーの等価性や特殊相対性理論について論じた。これらの成果により、アインシュタインは名声を得た。

 アインシュタインは研究者のキャリアを歩み始めた。プラハ大学やスイス連邦工科大学、カイザー・ウィルヘルム研究所、ベルリン大学で研究を行った。
 科学上の業績が認められ、プロイセンの科学アカデミーで正会員として認められた。なお、この時期に第一次世界大戦が始まった。アインシュタインは平和運動に関心をもった。

 1916年、アインシュタインはついに「一般相対性理論の基礎」を『物理学年報』に発表した。この理論はすぐには理解されず、よって関心を惹かなかった。
 だが間もなく、エディントンが日食観測を行った。これがアインシュタインの理論を部分的に実証した。その結果、相対性理論は広く関心を惹くようになった。

 その成果が認められ、1922年、アインシュタインはノーベル物理学賞を得た。世界各地から講演の依頼が殺到し、講演旅行を行うようになった。日本にも、1922年に訪れた。その最中に、ノーベル賞受賞を正式に知った。

 相対性理論とその意義

 教科書的な説明として、それまでの古典的な物理学では、時間と空間は絶対的なものと考えられていた。よって、空間や時間が伸び縮みするようなものだとは思われていなかった。
 これに対し、アインシュタインは時間や空間が相対的なものであることを提唱した。すなわち、空間の大きさや時間の進み方は観測者によって異なるような相対的なものだと論じた。

 特殊相対性理論の鍵となるのは二つの原理である。一つは「光速度の不変の原理」である。すなわち、光の速度はすべての観測者にとって一定である。
 もう一つは「相対性原理」である。慣性系のもとでは、同一の物理法則が同じように起こるというものだ。
 二つを足し合わせると、すべての観測者にたいして同一の物理法則が働くにも関わらず、すべての観測者にとって光は同じ速さに見えることになる。

 それゆえ、観測者の状況によって、時間の進み方が異なっていると結論された。たとえば、原子時計は高速で移動しているときは、全く移動していないときよりも、ゆっくりと時を刻むのである。かくして、時間の進み方はあらゆる状況において一定ではないと論じられた。

 一般相対性理論は特殊相対性理論を発展させたものである。特殊相対性理論は重力を考慮していなかった。だが当時、ニュートン力学の重力理論に不備が指摘されていたので、アインシュタインは重力を加味して理論を発展させた。
 重力はそれ自体で小さな力である。重力は惑星などの規模になると重要性をもつ。そのため、一般相対性理論は宇宙物理学で重要である。

 以上のように、アインシュタインは古典的なニュートン物理学からの脱却を図った。時間と空間の概念に新たな理解をもたらしたため、物理学以外にも大きな反響を引き起こした。

 アメリカへの亡命

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