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一般相対性理論

辞書:科学用語の基礎知識 物理学編 (NPHYS)
読み:いっぱんそうたいせいりろん
外語:general theory of relativity 英語
品詞:名詞
2001/03/02 作成
2008/08/19 更新

アルベルト・アインシュタインが完成させた、物理学の理論の一つ。

特殊相対性理論を発表したアインシュタインは、次に、いかなる座標系でも同じ数式で物理法則を表わせる理論の模索を始めた。

アインシュタインはリーマン幾何学を理論的土台とし、空間を4次元リーマン空間として扱うことで、最終的に一つの方程式(アインシュタイン方程式)としてまとめられた。この理論が一般相対性理論である。

理論

一般相対性理論は、次のような現象を予測した。

論文

一般相対性理論成立に至るまでのアインシュタインの論文は次の五つである。

  1. Über den Einfluß der Schwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes.

    掲載紙: Annalen der Physik. 35, 1911, Seite 898〜908

    1911(明治44)年 「光の伝播に対する重力の影響」

  2. Entwurf einer verallgemeinerten Relativitätstheorie und einer Theorie der Gravitation.

    掲載紙: Zeitschrift für Mathematik und Physik. 62, 1913, Seite 225〜261

    1913(大正2)年 「一般相対性理論および重力論の草案」

  3. Erklärung der Perihelbewegung des Merkur aus der allgemeinen Relativitätstheorie.

    掲載紙: Sitzungsberichte der Preußischen Akademie der Wissenschaften. 1915, Seite 831〜839

    1915(大正4)年: 「水星の近日点の移動に対する一般相対性理論による説明」

  4. Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie.

    掲載紙: Annalen der Physik. 49, 1916, Seite 769〜822

    1916(大正5)年 「一般相対性理論の基礎」

  5. Hamiltonsches Prinzip und allgemeine Relativitätstheorie.

    掲載紙: Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften (Berlin), 1916, Seite 1111〜1116

    1916(大正5)年 「ハミルトンの原理と一般相対性理論」

一般相対性理論成立後に発表されたアインシュタインの関連する論文は次の二つである。

  1. Kosmologische Betrachtungen zur allgemeinen Relativitätstheorie

    掲載紙: Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften (Berlin), Seite 142〜152

    1917(大正6)年 「一般相対性理論についての宇宙論的考察」

  2. Prinzipielles zur allgemeinen Relativitätstheorie

    掲載紙: Annalen der Physik, Band 55, Seite 241〜244

    1918(大正7)年 「重力波について」

アインシュタイン方程式

アインシュタイン方程式は、アインシュタインの一般相対性理論から導かれた結論である。

Rμν−1/2gμνR=−κTμν

一般相対性理論の時間と空間の秘密の全てが、この一行の方程式の中に隠されているのである。

従って、この方程式を解けば宇宙のあらゆる謎を解く鍵を手にすることができるが、この方程式を解くことは極めて難しく、これまでにわずかな答えしか見つかっていない。

  • シュヴァルツシルトの解 (1915(大正4)年)
  • フリードマンの解
  • カー解
  • ワイル解
  • 富松・佐藤解

重力レンズ理論は、1919(大正8)年の日蝕(日食)観察で実証され、観測事実となった。

更に、2003(平成15)年に発見された連星パルサー(PSR J0737-3039A/B)の観測により、片方で歳差運動を確認することができ、一般相対性理論の正しさが実証された。

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