相対性理論
時間の遅れとローレンツ収縮
を変えて運動する時計と物差しを実験室系と比較し、 と を定量パネルで確かめます。
器具
- 時計・物差しの図を動かす「速度 β = v/c」スライダー
- 関係グラフ用の「モデルパラメータ」と二つ目の「速度 β」スライダー
- 「一時停止」と「視点リセット」ボタン
- 図上の β・γ 読み出しと 1/γ ラベル
手順
動く時計が遅れるのを見る
「速度 β = v/c」を 0 から 0.95 まで動かすと、運動する時計の刻みが実験室の時計より伸びます。読み出しの γ を読み、 を確かめます。必要ならキャンバスを回転させます。
運動方向の物差しの縮みを測る
同じ β で物差しを見ると、運動方向の見かけの長さが縮み、垂直方向は変わりません。 と比べ、これは基準系間の測定効果であって力学的変形ではないことを強調します。
γ(β) グラフと非相対論的極限を読む
「定量関係」パネルで二つ目の β スライダーを動かします。γ は小さな β では 1 から千分の一程度しかずれませんが、β → 1 で発散します。 で補正 1% となる β を見積もり、日常速度で効果が見えない理由を説明します。
シミュレーション
実験の歴史
1905年、アルベルト・アインシュタインは二つの公準から特殊相対論を構築し、時間の遅れと長さの収縮はローレンツ変換の帰結として現れました。この変換はヘンドリック・ローレンツが1904年にエーテル理論の中で書いており、ジョージ・フィッツジェラルドは1889年にマイケルソン・モーリー実験（1887）を説明する物理的収縮を提案していました。
違いは、アインシュタインがエーテルの特別な仮定ではなく原理から効果を導いたことです。直接的な確認には、高速イオンのドップラー偏移を測ったアイブズ・スティルウェル実験（1938）、宇宙線ミューオンの寿命延長、原子時計を地球周回させたヘーフェレ・キーティング実験（1971）があり、すべて γ と高精度で一致します。