アインシュタインの大きな資産は彼の想像力でした。それは、現実的な成熟によって課せられたパターンによって制限されない、幼稚なファンタジーによって特徴づけられました。
一定の光速
科学者の最初のインスピレーションは、チューリッヒの駅に向かう電車であった可能性があります。チューリッヒでは、アルバートアインシュタインが住んで働いていました。駅からゆっくりと窓の外を眺めていると、プラットホームが出て行くのが見えます。大人は、それが動いているプラットフォームではなく、電車であることをすぐに理解します。しかし、アインシュタインは自分自身に問いかけました。これをどうやって知るのでしょうか。
答えは地球です。これは私たちが静止していると考えるものであり、したがって私たちは速度をそれに関してオブジェクトに帰します。しかし、地球が存在しなかった場合はどうなるでしょうか。私たちの宇宙船が動いているのか、宇宙ステーションが私たちから遠ざかっているのかをどうやって知ることができますか？最初に頭に浮かぶのは物理法則です。おそらく、速度を考慮したいくつかのルールがあります。このようにして、私たちは立っているか動いているかを現象の過程から学びますか？
最良の候補は磁場と電場です。学校では、それが本当に1つの力、つまり電磁気学であることを学びました。オランダの物理学者ヘンドリック・ロレンツの研究は、実際には交互の電磁場である光は、私たちの動きに関係なく、常に同じ速度で移動しなければならないことを示しています。
確認方法は？地球は太陽の周りとその軸の周りを（非常に速く）移動することがわかっているので、光の速度が移動に依存する場合、光のビームは西から東に移動します-したがって、地球の移動の方向に-北から南へ、2番目とは異なり、同じ方法に従う必要があります。このような実験は、アメリカの科学者アルバートA.マイケルソンとエドワードモーリーによって実施されました。そして、光の速度は実際にはその動きの方向に依存しないことがわかりました。
特殊相対性理論
モーションは、2人のオブザーバーがシステムを比較する状況でのみ存在し、常に相互であり、静止しているシステムを定義する意味はありません。したがって、すべての正しい物理理論は、速度と位置、および時間に依存しない必要があります。そうでなければ、モバイルシステムと固定システムを区別することが可能になります。
この一定の光速をどうやって理解するのですか？結局のところ、これは、宇宙の「ビーコン」が光信号を送信し、光速に近い速度で飛んでいるロケットに衝突し、この信号を追いかけた場合、それは私たちと灯台から同じようにすばやく離れることを意味します。これは逆説的ですが、子供の想像力ではありません。
もしそうなら、私たちとビームの間の距離が長くなるか、時間が遅くなります。空間の伸びや時間の遅れの程度は、相対速度に比例します。光を追求する場合、空間は無期限に広がり、時間は止まります。
私たちの想像力は私たちにとって十分ではないかもしれないポイントに到達します。時間が止まるとはどういう意味ですか？ 1つの位置でフリーズしますか？ええと、いいえ、私たちは私たちの基準の枠内で普通に生きます-しかし私たちは宇宙の残りの時間の外に存在する神のように感じます。しかし、動きは相対的で相互的であるため、私たちの外の世界についても同じことが言えます。では、同時性とは何ですか？因果関係の原則をこれとどのように調和させますか？
相対性理論のすべての意味はまだ理解されていません。アインシュタインは最も重要なものの2つを挙げました。まず、光速に到達することは不可能です。速度を上げるために必要なエネルギーは、それと光速の差に反比例して増加します。光速で動く物体は無限のエネルギーを持ちます。しかし、動きは相対的であるため、このエネルギーは何ですか？学校で覚えているように、運動のエネルギーは速度と質量に比例します。それで、アインシュタインはそれが巨大であるべきだと言いました。これから彼は彼の最も有名な方程式を導き出しました。 E = mc^2-質量は静止時のエネルギーの一形態です。
光速の一定性からの2番目の結論は、Euclidによって古代にすでに説明されている、私たちに知られている3次元空間に4次元として時間を統合する必要があるということです。ドイツの数学者ヘルマン・ミンコフスキーによって最初に定義された、このように作成された時空だけが、物理学を正しく記述します。時空のポイントは、特定の時点での空間の特定の場所です。 2つのポイントを結ぶ時空のセグメントは、2つのイベント間の距離です。
空間的（例：クラクフ-ワルシャワ）、時間的（例：2010-2016）だけでなく、時空間的でもあることに注意してください。これらの形式のそれぞれは同じことを意味します。さらに、光速を最大値として仮定すると、各観測者の時空は、知ることができる部分とアクセスできない部分に分けられることがわかります。
一般相対性理論
質量は、オブジェクトを動かすために加えなければならない力の尺度であるだけでなく、したがってその慣性の程度でもあります。質量も重力の源です。これらの定義は、まったく異なる現象を指します。それらは同じ物理量を含むことができますか？そのような「事件」は自然界では起こりません。
対応する実験は、ハンガリーの地球物理学者LorandEötvösがねじり振り子を使用して実施しました。慣性質量と重力質量は完全に等しいことがわかりました。アインシュタインにとって、これは、電場と磁場のように、重力と慣性が同じパターンに従わなければならないという証拠でした。力の影響下で、速度の値または方向を変更します。これは、物理学では加速度と呼ばれます。加速は速度の変化であり、速度は常に相対的です。モーション自体は相対的であるため、加速度も相対的である必要があります。
アインシュタインは、私たちが住み、測定している曲面である地球の例に触発されて、平面が幾何学によって許される唯一の可能性ではないことを知っていました。 4次元時空が平面でない場合、外部干渉のないオブジェクトの軌道は、したがって、物理学の古典的な法則に従って直線で移動する必要があります。
一部のシステムでは、これは重力によって説明できます。他のシステムでは、慣性によって、モデルでは、単に空間の曲率によって説明できます。隣接する平行線路、または同じ線路を一定の間隔で走行する2本の列車が衝突する可能性があります。
時間の概念だけでなく、並列性と直接性の概念を再考する必要がありました。空間は湾曲しているので、そのような曲線では光も湾曲している必要があります。曲率は重力などの影響を引き起こす必要があるため、各質量は時空の不均一性を生み出し、たとえば時間の経過に影響を与える必要があります。
これらの結論の多くは、水星の軌道の最も近い点と最も遠い点での時間の不均一な流れがゆっくりとした変化につながる、または他の巨大な天体の後ろに隠された星を見る能力など、実験的に確認されています。他の多くはまだ確認を待っています。
