時空図とは? わかりやすく解説

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時空図

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2024/01/06 01:25 UTC 版)

時空図(じくうず、Spacetime diagram)とは、特殊相対性理論における時空の様子を表した図である。時空図を導入することで、ローレンツ収縮時間の遅れといった相対性理論に特有の現象について、数式を用いることなく直感的かつ定性的に理解することができる。相対論では出来事を事象英語版と呼び、世界点と呼ばれる時空図上の一点で表される。またその座標は(時間、空間)のように並べて書く[1]。また、時間とともに変化していく物体の位置は世界線と呼ばれる線で表される[1][2]


注釈

  1. ^ 例えば、事象Aがx=10の位置、時刻t=t’=2で発生したとする。慣性系Sはx=0で静止し、慣性系S’はt=t’=0のときにx=0からx軸正の方向に速度v=2で等速運動を始めるとする。観測者OとO’はそれぞれの系の原点に静止している。このとき、S系の観測者Oから見るAの位置はx=10だが、S’系の観測者O’から見るAの位置はx’=6となる。このように位置xと位置x’は異なる。
  2. ^ 相対速度が光速に対して十分小さいとき、ローレンツ変換の近似としてガリレイ変換が成り立つ。

出典

  1. ^ a b 齋田 2020, p. 14.
  2. ^ Schutz 2010, p. 7.
  3. ^ 齋田 2020, p. 13.
  4. ^ 原 1988, p. 212.
  5. ^ Schutz 2010, p. 10-11.
  6. ^ 原 1988, p. 213.
  7. ^ Wilson, Edwin B.; Lewis, Gilbert N. (1912). “The Space-Time Manifold of Relativity. The Non-Euclidean Geometry of Mechanics and Electromagnetics”. Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences 48 (11): 389–507. doi:10.2307/20022840. ISSN 0199-9818. https://www.jstor.org/stable/20022840. 
  8. ^ 原 1988, p. 216.
  9. ^ 齋田 2020, p. 25-26.
  10. ^ 原 1988, p. 215.
  11. ^ 齋田 2020, p. 144.
  12. ^ Can Special Relativity Handle Acceleration?”. math.ucr.edu. 2022年4月8日閲覧。


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