雑学

E=mc2有名な公式　質量とエネルギーの等価性と言われるもの。エネルギーとはなにか？　定義としては仕事をすることのできる能力　単純に言えば変化をもたらす力。運動エネルギーや位置エネルギーについてはそれぞれ研究が進められてきた。その中で出て来た質量とエネルギーの等価性。エネルギーの概念の見直しが必要とされる可能性がある。

アインシュタインの思考法として観測結果をひとまず受け入れるという姿勢があるように思える。乱雑さからシンプルなものを見つける　不和から調和を見つける　という姿勢。演繹法に近いかもしれないが仮説思考と言ったほうが良いかもしれない。ただその思考実験から出て来たものは矛盾は無いにしても一般常識とはかけ離れる場合がある。

1905年はアインシュタインの奇跡の年と言われている。同じ1年の間に論争の起こっていた光電効果・ブラウン運動・電磁気学ニュートン力学との整合性という3つの問題に単純なものの仮定を導入することで一つの方向性を見出した論文を発表したことで有名。そしてもう一つ特殊相対性理論の発展形として質量とエネルギーの等価性発表がある。

特殊相対性理論の構成の基礎は意外と分かりやすい。慣性系などという言葉を使わずに人間で考えてみればわかりやすくなる。個々の人間は自分を中心に物事を考える。だから他者との間の認識がずれることは当然のこと。その認識のずれを修正するのがローレンツ変換であり各々のずれを認識するための基準値を求めようとして出てくるのが不変量。

特殊相対性理論では絶対空間・時間が無いってことになっている。言い換えるとどこを基準点にしても良いってこと。ミンコフスキー時空図を自分自身を基準点としても良いわけ。自分基準で他の慣性系を変換　その変換方法がローレンツ変換。そのなかでもローレンツ変換しても変わらない空間・時間が出てくる。それが時・空間の不変量。

ミンコフスキー時空図（平面図の方）を単純化しようとするとどうしても基礎数学知識が必要になる。単純直交図表で物事を視覚的に表すことはできるが　表せられた図形の意味を理解するのにはX・Yそれぞれの軸の単位・内容を正確に認識しないととんでもない結論に達してしまう。X軸に空間　Y軸に時間　正しいが誤解を招く解釈でもある。

地動説と天動説。今は地動説の方に軍配が上がる。では何に対して地球が動くのか。宇宙には絶対静止空間　基準点というものがあるのか。特殊相対性理論は絶対静止空間・時間を認め無い　逆に言えばどこを絶対静止空間としても良いってことになるのかも。観測者のいるところを絶対静止空間とすると時空図は意外とわかりやすいかもしれない。

数式での理論構築は数学言語を自在に操れる者たちの間では有効。ただの思考は記号を使わずに理論を組み立てられないのは事実としてもその記号が言語なのか画像なのかは個々の人間の差異による。数学も代数表現と幾何学表現とがあるように。ローレンツ変換は代数表現。それを幾何学表現にしようとしたのがミンコフスキー図表じゃないだろうか。

特殊相対性理論とはなにか？　誤解を覚悟でまとめると電磁気学という物理法則を違う慣性系の間で変換するためにはどうすればいいのかという理論。物理法則を違う慣性系どうしで変換するためにはニュートン力学で使われたガリレオ変換は使えないってなっちゃった。ということはニュートン力学もガリレオ変換が使えないってことになるよね。

特殊相対性理論は光速度一定と特殊相対性原理の二つでまとまる　のかもしれない。ただ複雑に感じるのが慣性系どうしの変換の仕方。ガリレオ変換は受け入れやすいけどローレンツ変換はどうしても違和感を覚えてしまう。そしてローレンツ変換が全ての系で成立するのだろうか？　量子の世界にも通用するのだろうか？　それ以外の系では？