本当に感動する サイエンス超入門! アインシュタインの相対性理論とは何か

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はじめに

第1章 相対性理論とは何か
世紀の大理論「相対性理論」
相対性理論によると、タイムトラベルは可能!
高速で移動すると、時間の進みが遅くなる
特殊相対性理論から生まれたE=mc^2
空間がゆがんで重力が生まれる
現代社会には相対性理論が欠かせない

第2章 相対性理論の土台と、光についての大発見
光を高速で追いかけたらどうなる?
光の速さは、秒速約30万キロメートル
光速の測定に挑んだガリレオ・ガリレイ
光の速さが正確にわかった19世紀
光の正体は、電気と磁気がつくる波
物の速度は、見る人によって変わる「相対的」なもの
進んでいる船の上でもボールは真下に落ちる?
宇宙に静止した場所はない
光の速さは、だれから見ても同じ
自然界の最高速度は「光速」

第3章 時間と空間は伸び縮みする! ～特殊相対性理論～
アインシュタインが否定したニュートンの絶対空間
高速で動く人は時間が遅れる
時間の遅れはおたがいさま
常識的な速度の足し算はまちがっている?
高速で動くと空間が縮む
空間の縮みを利用すれば、宇宙の彼方へいける
粒子は空間の縮みを体験する
動く人と止まっている人の「同時」はちがう
高速で移動するほど物体は重くなる
質量は、物の動きにくさをあらわす
質量とエネルギーは同じもの?
「E=mc^2」は質量とエネルギーを結びつける

第4章 時空のゆがみが重力の正体! ～一般相対性理論～
相対性理論の次なる目標は「重力の解明」
エレベーターの中で感じる力は重力と同じもの?
光は重力によって曲がる
空間は曲がっていた!
重力は「空間のゆがみ」が引きおこす
日食の観察で裏付けられた一般相対性理論
空間のゆがみが生みだす「重力レンズ」
重力の強い場所では、時間が遅くなる
東京スカイツリーの先端は、時間の流れが早い?
ブラックホールは、巨大な重力のかたまり
ブラックホールの表面では時間が止まる

第5章 相対性理論でタイムトラベルはできるのか
宇宙船の兄と地球の弟、どちらが先に年をとる?
高速の宇宙船の中は、時間がゆっくり流れる
地球の時間もゆっくりになる?
兄の加速・減速・折り返しで「時間の差」が生じる
一般相対性理論で考える宇宙船と地球の時間
ブラックホールを使って、未来へタイムトラベル!

第6章 相対性理論と現代物理学
相対性理論が明らかにした、太陽が輝く理由
人類はE=mc^2を利用する手段を進化させてきた
体重の99%はエネルギー由来
エネルギーから新たな素粒子をつくりだそう
相対性理論の効果で小さくなっている「白金原子」
GPSの進化には相対性理論が不可欠
時空のさざ波「重力波」の観測成功
ついに見えた! ブラックホール
宇宙では空間が膨張していた
謎のエネルギーが、宇宙を膨張させている
一般相対性理論が歯が立たない難問
物理学者の夢は、相対性理論と量子論の統一