質問: 特殊相対性理論の「速度」とは? 特殊相対性理論において、高速で運動する時計の進みはゆっくりになるとされてます。 このときの速度とは、何を基準に測った速度なのでしょうか? 例えば地球上で立ち止まっている人と、空飛ぶ鳥を比べる場合、 1.人の視点から観測すると、鳥のほうが高速に運動してる。 と考えられますが、これはあくまで地球上の静止点を観測点とした場合の話です。 例えば、 2.太陽の視点から観測すると、地球の自転や公転により移動する人の方が、鳥よりも高速に動いているように見える。 という場合も考えられます。この場合、立ち止まっている人のほうが高速で移動してます。 このように、観測点を固定しないと、速度はあくまで2点間の相対速度しか測ることは出来ないんじゃないかと思いました。 じゃあ特殊相対性理論の「速度」って何なのでしょうか? 判りやすく教えてくださいませんか?
回答: 特殊相対性理論の範囲では、2つ(あるいはそれ以上)の慣性系間の関係を考えます。慣性系とは簡単にいうと、「力のかかっていない物体は静止しているか、等速直線運動をする」座標系と時間を測る時計のセットです。(地球上では重力があるので、地上の座標系は慣性系ではありませんが今はこの効果を小さいものとして無視します。) もし、そのような座標系と時計のセットがあれば、その座標系で測って、ある物体の位置が変化した場合、位置の変化量としての距離dxを、それに要した時間dtで割ったものが、そのときのその物体の「速さ」になります。 同じ物体を、最初の(第1の)慣性系(地上とします)に対して「速さ」vの等速直線運動で移動する飛行機の「第2の慣性系」から見れば、同じ物体の「速さ」は変わってきます。 同じ1つの物体の「速さ」は、一つ一つの慣性系から見れば、それぞれ違います。 飛行機と一緒に飛んでいる人の時計は、地上から見た飛行機の地上に対する「相対速度v」に依存して、進み方が変わってくるというのが、特殊相対性理論の結論です。 。