双子のパラドックスU
長さがいずれも2Lの列車TおよびプラットフォームPがあり、
P,Tの中央には時計A,Bがそれぞれ設置されている。
今、列車Tが速さvでプラットフォームPに入構し、
時計A,Bがすれ違うと同時に時刻合わせを行う。
さらに、
時計BがプラットフォームPの先端の位置まで来た時点で、
列車Tは逆方向に速さvで後退して元の位置まで戻るとする。
このとき、P,Tそれぞれから相手の時計B,Aを観測すると、
双方の観測結果に差異が生じるか。
横軸を自分の時計の表示時刻、
縦軸を相手の時計の表示時刻として、
P,Tそれぞれの観測結果をグラフに整理したときどうなるかを
右図XA−WA時空平面に基づいて考察せよ。
☆ ポイント
・ 特殊相対性理論

◆Pは慣性系
 →列車Tの折り返し前後で速度変化がない。※
 →列車Tの折り返し前後で時間の進み方が一定で、
  歪みがない。
◆Tは加速度系
 →T自身の"折り返し"前後で速度変化がある。※
 →T自身の"折り返し"前後で時間の進み方が
   相異し、歪みが生じる。
※:系の速度変化は
  系内の静止物体が運動することでわかる。
☆ 関連する数学の単元
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すうがく道場 数学・科学の窓 ☆一般相対性理論(2)☆

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