重力に対する一般相対性理論




 

* 小さな物体の質量、位置、初期速度、初期運動方向を設定した後、「Run」チェックボックスをオンにするとシミュレーションが機能します。
* 重力定数(gravitational constant)は「1」と仮定しました。

一般相対性理論

「一般相対性理論」は、アインシュタインによって提示された重力説明理論です。
特に、この理論は幾何学を導入して重力を説明します。

「一般相対性理論」がある前に、重力は2つのオブジェクトの間に直線的に作用する力として記述されていました。

\[F=G\frac { { m }_{ 1 }{ m }_{ 2 } }{ { r }^{ 2 } } \]

ところで、一般相対性理論はこの力を非常に異なる方法で答えます。 一般相対性理論では、重力は宇宙に広がる空間の性質です。 質量を持つ物体は周囲の空間を歪ませます。 質量が大きいほど、空間が歪む程度も大きくなります。 この空間の歪曲は古典力学でいう「重力場」になります。
この重力場が及ぶ空間に小さな物体を静かに置くとしましょう。 小さな物体は空間の歪みに沿って大きな物体に向かって加速運動をします。 これは自由落下運動で、私たちが何かを落としたときによく見られる現象のようです。

General Relativity

もし、ある小さな物体(天体)がその横に進むと仮定しましょう。 この物体は曲がった空間の影響を受けて曲線運動をします。 これは重い天体周辺を小さな天体が公転する現象を説明します。

General Relativity

興味深いのは、重力によって曲がるのは空間だけでなく時間も曲がるということです。 時間と空間は一つにつながっています。 それでアインシュタインはこれを一緒に呼ぶ時空間(time-space)という名称を使いました。 時空間が曲がったところでは、時間がゆっくりと流れてくる不思議な現象が現れます。

スパンデックス布で重力を説明する興味深い動画を紹介します。視聴数1億ビューを超える記念碑的な動画ですね。