無重力空間S’
    
 重力による時空の歪みU(時間遅れ)
(1) 次に定点Oおよびこれを原点とするx軸が設定された無重力
 空間S'を考える。
 いま、動点Pが定点Oを始点として初速度0,加速度αでx軸正
 方向に運動し、この点P上にはこれを原点とし、x軸と正方向を
 同じくするX'軸が設定されている。
 また、動点Pが定点Oを出発した後のx軸上およびX'軸上での
 経過時間をそれぞれt,T',光速度をcとしたとき、
 長さの次元で表した時間w,W'を次のように定義する。
   w=ct,W=cT'
(2) 微小変化(dx,dw),(dX',dW')を考える。加速度座標系X'-W'も
 局所的には慣性座標系x-wと同様に
 ミンコフスキー時空上の座標系だから、
 座標変換に対する不変量は次のように表される。  
   ds'2=dx2−(イ)dw2=dX'2−(イ)dW'2…A
 いまX'に変化がないとするとdX'=0,dx=αtdt=αw/c2 dwとなり、
 αt/c=αw/c2 <<1のとき、
 Aは(ハ)をα,w,cの式として近似的に
   dw2=(1+(ハ))dW'2…A'
 さらに、x=(1/2)αt2=(1/2)α(w/c) 2より
 (ハ)をα,x,cの式に変えると、A'は 
   dw2=(1+(ニ))dW'2…A''
☆ ポイント
・ ローレンツ変換の不変量
・ 位置−速度−加速度の関係
・ 微小量δに関する近似式|δ|<<1のとき(1+δ)a≒1+aδ

すうがく道場 数学・科学の窓 ☆一般相対性理論(5)☆

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