Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
» 等価原理

等価原理

1907
  • Albert Einstein
Modern laboratory demonstrating the equivalence principle with a free-falling object in a vacuum chamber.

(画像はイメージです)

等価原理は一般相対性理論の基礎となる原理である。これは、一様な重力場の影響と一様な加速度の影響は区別できないと仮定する。つまり、窓のない自由落下するエレベーターの中にいる観測者は、重力源から遠く離れた深宇宙にいる観測者と同様に無重力状態を経験するということであり、重力が幾何学的現象であるという概念的根拠を形成している。

等価原理にはいくつかのバージョンが存在する。弱い等価原理は、重力場における点質量の軌道は、その初期位置と速度のみに依存し、その組成には依存しないと述べている。これは、ガリレオがすべての物体は同じ速度で落下するという観察の現代版である。アインシュタインの等価原理はこれを拡張し、自由落下する基準系におけるあらゆる局所的な非重力実験の結果は、時空におけるその基準系の速度と位置に依存しないと述べている。最後に、強い等価原理は重力実験自体を含み、小さな試験体の重力運動は、その初期位置と速度のみに依存し、その組成には依存しないと仮定している。

この原理は、特殊相対性理論と一般相対性理論を結びつけたアインシュタインの重要な洞察でした。これにより、彼は相対性原理を加速する基準系にまで一般化することができ、それを重力場と同一視しました。エレベーターに乗っている観察者の有名な思考実験は、このことを示しています。エレベーターが真空中で上向きに加速している場合、観察者は重力と同じ下向きの力を感じます。逆に、エレベーターが自由落下している場合、内部のあらゆるものは無重力状態になります。この等価性は、重力が空間を伝播する力ではなく、時空の曲率の現れであることを意味します。重力下で物体がたどる経路は、力によるものではなく、曲がった時空を通る最も直線的な経路(測地線)であり、ニュートン力学の概念とは根本的に異なるものです。

UNESCO Nomenclature: 2211
相対性理論

タイプ

抽象システム

混乱

革命的

使用法

広く普及している

前駆物質

  • ガリレオの落下物体に関する実験
  • Newton’s law of universal gravitation (and the implicit equality of inertial and gravitational mass)
  • 特殊相対性理論

アプリケーション

  • 重力の幾何学的解釈の基礎
  • 一般相対性理論全体の基礎となっている
  • 慣性航法システムの設計に役立つ
  • 宇宙飛行士の無重力訓練に使用される

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

ボットによるトラフィック(現在1日あたり4万件以上)を排除するため、このコンテンツはコミュニティメンバー限定となっています。
> ログイン < または > 登録 < (100%無料)でこれにアクセスできます。他のすべての制限付きコンテンツとツールも同様です。

関連概念:等価原理、一般相対性理論、重力、加速度、時空、慣性質量、重力質量、自由落下。

歴史的背景

等価原理

1900
1902
1902
1907
1909
1910
1911-04-08
1900
1900-12-14
1902
1904
1907
1909
1910
1912

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

関連する発明、革新、および技術原理

フルサイズの画像とダウンロードは、登録会員のみが100%無料で利用できます。