慣性力 と 一様な重力
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2017.07.04
アインシュタインの「 等価原理 」は、 次のことを示します。
無重力空間の中で観察者が直線的等加速度運動をすると、 観察者の観察する空間には「 相対的一様重力場 」が現れます。 それは、 質量のあるものによって作られる「 一様な重力場 」と区別することができません。「 相対的一様重力場 」は、 観察する物質に「 相対的加速度 」を与えますが、 それは「 一様な重力場での加速度 」と区別することができません。 ということは、それらは同一のものであって、 観察のされ方次第で2つのものに分解されて見えるということです。 たとえば、 一様な重力場においてその重力の半分の大きさの反対向きの力が作用しながら落下している観察者が観察している落下物を思い浮かべてください。 一様な重力場においてその重力に等しい大きさの抗力を受けながら静止している観察者が観察している落下物と比べながら。 あるいは、 一様な重力場において自由落下している観察者が観察している落下物と比べながら。
「 重力 」の大きさは、 質量 ×「 一様な重力場での加速度( 重力加速度 )」で、「 慣性力 」の大きさは、 質量 ×「 相対的加速度 」です。 このように「 慣性力 」とは、「 物質が運動の慣性を持っているがために受ける見かけの力 」ではなくて、「 慣性力 」とは「 一様な重力 」そのものなのです。
なお、「 一様でない重力場 」と「 相対的一様重力場 」とは区別されます。 地球の作る重力場は宇宙レベルの広さにおいては「 一様でない重力場 」ですから、 混同しないよう注意が必要です。