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相対性原理 そうたいせいげんりprinciple of relativity

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

相対性原理
そうたいせいげんり
principle of relativity

ある座標系において成立する物理法則は,その座標系 (観測者) に対して運動している他の座標系においても成立するという原理。宇宙の重心に対して等速度運動をしている座標系では,力が働かない物体は等速度運動をすると考えられ,この座標系を慣性系と呼ぶ。ニュートン力学の法則はあらゆる慣性系に対して成立するが,A.アインシュタインは電磁気学や光学まで含めた物理法則があらゆる慣性系で同形式で表わされることを要請した。この要請は特殊相対性原理と呼ばれ,アインシュタインの特殊相対性理論 (1905) の基本原理の1つである。さらにアインシュタインは慣性系に対して加速度運動を行なっている一般の座標系もまた物理法則に関して同等であるとする一般相対性原理を立て,一般相対性理論 (15) の指導原理の1つとした。

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デジタル大辞泉の解説

そうたいせい‐げんり〔サウタイセイ‐〕【相対性原理】

物理法則はどの観測者(座標系)に対しても同じ形に表されるという原理。表現する座標系を変換しても形が変わらず、対等であるのでいう。

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百科事典マイペディアの解説

相対性原理【そうたいせいげんり】

相対性理論

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大辞林 第三版の解説

そうたいせいげんり【相対性原理】

〘物〙 互いに運動する座標系において、物理の基本法則の形が変わらないという原理。ガリレイの相対性原理は、すべての慣性系で力学の法則が同じ形をとるというもの。アインシュタインの特殊相対性原理は、すべての慣性系で、電磁気を含めたすべての基本法則が同じ形をとるというもの。また一般相対性原理は、互いに加速度運動する座標系も含めて、すべての座標系で、すべての基本法則が不変であるというもの。 → 光速不変の原理

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日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

相対性原理
そうたいせいげんり
principle of relativity

物理法則が、観測する座標系に依存しないことを表す原理。ガリレイの相対性原理、特殊相対性理論の相対性原理、一般相対性理論の相対性原理がある。ガリレイの相対性原理とは、等速で移動する座標系(慣性系)どうしでは物理法則が同じであるということである。ガリレイは、この相対性原理を等速で川の上を動く船のマストの上から球を落とした場合で考えた。等速で動く船上の観測者はマストの上から球が真下に落下することを観察する。一方、川岸にいて静止している観測者も同様にマストの上から球が真下に落下することを観察する。つまり、マストの上から球が真下に落下するという物理現象は、観察する人が静止していようと等速で運動していようと変わらないという、ガリレイの相対性原理を示した。このガリレイの相対性原理が成り立つ座標系間の関係をガリレイ変換とよぶ。ガリレイ変換では速度は単純に加算される。これは等速で運動している電車の中でボールを前方に投げることを考えるとわかりやすい。電車の中ではボールの速度はVbと観測される。この状況を電車の外で観測した場合、ボールの速度は電車の速度VtVbの和として観測されるということである。しかし19世紀末に光速はいかなる座標系で測定しても不変であることが判明し、ガリレイ変換(ガリレイの相対性原理)では物理法則が成り立たないことがわかった。これは、前述の速度の加算を例にすると、電車の速度を地球の公転速度とし、ボールの速度を光速度として観測した場合、どのように精密に測定しても光速度は地球の公転速度との和としては観測されなかった、ということである。そこでアインシュタインは、光速度不変と特殊相対性原理(ローレンツ変換)を基に特殊相対性理論を提唱した。特殊相対性理論では時間と空間が一体となる四次元時空として慣性系どうしで物理法則が正確に成り立つ。さらにアインシュタインは慣性系を含む加速度系でも成り立つ相対性原理を研究し、慣性力と重力が同じであるという等価原理を用い、重力理論でもある一般相対性理論を構築した。[山本将史]

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世界大百科事典内の相対性原理の言及

【慣性座標系】より

…ニュートンの運動方程式はどの慣性系でも同じ形をとる。これを運動方程式がガリレイ変換に対して不変であるといい,ガリレイの相対性原理と呼ぶことがある。一方,電磁気学の基礎方程式(マクスウェルの方程式)がローレンツ変換に対して不変であることが特殊相対論を導くきっかけになったが,電磁気学での慣性系もやはり互いにローレンツ変換で結びつき,そこでマクスウェルの方程式が成り立つような座標系といってよい。…

※「相対性原理」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

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