文系でもわかる相対論みたいな本が全然「わかる」ように書かれていなかったので代わりにザード様が書く

相対論のホントのところがわかるように書かれてないなあと感じたので
本記事では特殊相対論だけを、本当にわかるように解説する。しかも本記事は無料である。もう本屋に行って今度こそわかるとか言う本を買って結局全然わからなくなる必要はない

まずはいきなりだが、皆さんは相対性理論と聞いて何を想像するだろうか

• アインシュタインが考えた

• なんだか過ごそう

• $${E = mc^2}$$

• 難しくて分からなそう

• 時間が遅れたり空間が縮んだりする

まあ普通こんな感じのことを想像するだろうし、事実既存の出版物もこれに準拠して疑問を解決していく形式の記述になっていることが多い

しかし、そもそも相対論にとってこんなことは副次的なのであろ。既存の一般向けの相対論の解説書は理学部物理学科を出た人なら誰でも知っているような相対論の核心部分の説明を何故か意図的に避けている

しかも、その核心さえ捉えてしまえば、「なるほどだから時間が遅れたり空間が縮んだりするのか」と自動的に納得できるのである(本記事ではそこまで丁寧には解説しないので各自で改めて勉強して欲しい)

相対論は簡単

というわけで本題である。以下で相対性理論って結局何なの？　という疑問に答える

あなたは札幌から東京に行きたいとしよう。まあ普通は千歳から飛行機に乗って羽田に行くだろう。はいめでたしめでたし無事東京についたね

さて、この札幌から東京に行くという現象を多少数学的に表現すると、要は札幌の位置の座標から東京の位置の座標に飛行機を使って移動したということである。つまり、あなたのいる座標が飛行機に乗る前後で変化している

ここまではニュートン力学の範疇である。また、何か座標とか使って小難しく言ってるだけで当たり前のことを言っているにすぎない

しかし、実はこのあなたが札幌から東京に移動したという行為において、必ずもう一つ変化しているものがある

それはずばり時間である

ぶっちゃけてしまうと相対性理論なんて札幌から東京に瞬間移動する方法はない、どんな手段をとっても札幌から東京に向かうには必ず時間がかかるということをやたら難しく言っているだけの理論である

つまり、相対性理論なんて当たり前のことを言っているだけの理論なのである

じゃあ、あなたが札幌から東京に移動したら、あなたが存在している座標は変化するわけであるが、座標だけでなく同時に時間も変化させないといけないことがわかった。ということは相対論的には座標軸(=空間)だけでなく時間軸も同時に変化することであなたは札幌から東京に移動したということになるわけで、これこそがよく言う相対論では時間と空間を一緒にして時空を一体として考えるという主張の正体である

何故か文系でもわかる相対論の解説みたいな本すらやたら難しく書いたりしているが、こんなもんただ単に飛行機で移動したら当然時間がかかるんだから座標だけじゃなくて時間も同時に変化させないと正しくないよねというだけの話である

ここまで読めばわかるだろうが、例に出てきている飛行機を光速度に置き換えればそのまま相対性理論の出来上がりである。要するに札幌から東京に移動するには光速度の上限があるので何をどう頑張っても瞬間移動は出来ないよねというだけのことである

また、相対性理論は単に無限の速度で通信はできないと言うことを主張していると想像するのもわかりやすいかもしれない

そして、ここまでを理解すれば
「札幌から東京に移動したら座標だけじゃなくて時間も変化するが、しかし移動速度に光速度という上限があることを踏まえると時間が遅れたり空間が縮んだりするのは当然だ」
と嫌でも納得できる

相対性理論なんて当たり前のことを言っているにすぎない

おまけ：この記事を書いた理由

なんか理系でも学部によっては「相対論なんも分からん」のまま終わってしまうっぽいことを知ったのと、世間一般の解説書があまりにもわかりにくい書き方になっていたからですね