特殊相対性理論 - 1116674351 - したらば掲示板

46：あああ：2007/09/01(土) 16:02:16: アインシュタインの相対性理論は、ニュートン力学を「否定」したものでなく、
マクスウェル電磁気学で出てきた新しい空間・時間の概念、あるいは、座標変換
（つまり、ローレンツ変換）に対して、「修正」したものだ。

そのため、相対性理論では、ニュートン力学の空間・時間・速さなどについての
概念が修正されてはいるが、それ以外の基本的なニュートン力学の法則は、その
まま成立する。
とくに、v << c のときは、相対性理論であっても、ほとんど、ニュートン力学
と同様の結論となる。

一方、マクスウェル電磁気学は、相対性理論が成立しても無修正だった。
それは、マクスウェル電磁気学が、もともと、相対性理論を含んでいたものだか
ら、当然だ。

実は、力学現象において相対性理論の効果は、光速に近い運動など、非日常的な
現象でしか認められないのだが、電磁気学においては、ビオサバールの法則、
ファラデーの電磁誘導などをはじめ、相対性理論の効果は、日常でも認められる
（コイル、電磁石、発電機、モーターなどの動作は、相対性理論的効果による）。

有る意味、アインシュタインの相対性理論とは、マクスウェルの電磁気学における
空間・時間の考えを、ニュートン力学にも適用することで出てきた理論なのだ
（マクスウェル電磁気学の空間・時間の考えを、万有引力の法則＝重力理論以外の
ニュートンの運動法則に適用して修正したのが「特殊相対性理論」であり、万有引力
の法則に適用して出てきたのが「一般相対性理論」だ）。

ニュートン力学を修正したのは、分子・原子の世界における量子力学もそうだ。
量子力学は、分子・原子などのミクロの世界の現象において、ニュートン力学を
修正したものだ。
量子力学も、分子・原子より大きな世界では、ニュートン力学と、ほぼ一致する
ように作られている。

しかし、実は、相対性理論も、ニュートン力学を基礎にしているので、そのまま
ではミクロの世界では正しくない。
一方、（初期の）量子力学も、そのままでは、電磁現象や光速に近い速さの運動
では、正しくない。

マクロ（我々のサイズの世界）の世界と違って、電子などミクロの世界では、光速
に近い速さの運動は、容易に検出でき、そのため（初期の）量子力学の限界は、
早くから明らかだった。

そこで、特殊相対性理論と量子力学とを結合した相対論的量子力学が、１９２８年、
ディラックらによって作られる。
さらに、マクスウェルの電磁気学もミクロに適用させるため、相対論的量子力学
と結合し、量子電磁気学という理論が作られるし、さらに、これらを発展・応用
させた「場の量子論」や「量子化学」なども作られている。

場の量子論は、現代の素粒子論の基礎・主流ともいえる理論であり、量子化学は、
現代化学や現代の分子・原子理論の基礎・主流ともいえる理論だ。
また、物性理論なども、場の量子論や量子化学を基礎にしている。

電磁気学のほか、こういう分子・原子や素粒子などの世界は、現代では、
特殊相対性理論と量子力学を基礎にした理論によって、正しい理解が得られている。
そういうミクロの世界では、現代では、特殊相対性理論も量子力学も、無くてはなら
ない基礎理論なのだ。

現代物理では、一般相対性理論と量子力学・量子論との結合理論を創ることが、求め
られているが、まだ完成には至っていない。しかし、それを作ることは、素粒子から
宇宙まだの、我々の世界を真に理解するために必要なことなのだ。