アインシュタインの発明した理論 分かりやすく解説!

 

20世紀を代表する物理学者、

アインシュタイン

彼の名前とその天才性はあまりにも有名ですが、

具体的に何を成した人物なのか説明するとなると、

言葉に詰まってしまう人も多いのではないでしょうか。

実は、彼が遺した数々の発明は学界だけに留まらず、

現代の私たちの生活にもあらゆるところで応用されています。

今回は、そんなアインシュタインの発明についてご紹介していきます。

 

天才物理学者 アインシュタインの発明

1905年、当時26歳だったアインシュタインによって、

物理学の世界は大きく揺らぐことになります。

後に「奇跡の年」と呼ばれるこの1年でアインシュタインは、

まさに発明のような理論を次々と発表しました。

彼がもたらした新たな理論は、従来の世界に対する認識を根底からくつがえすものでした。

光電効果の理論

アインシュタインがこの年の3月に最初に発表したのは、

光の性質についての理論でした。

従来の研究では、光は波の性質を持つということは発見されていましたが、

アインシュタインはさらに光が粒子の性質を持つことを明らかにしました。

この理論により、アインシュタインは1921年にノーベル賞を受賞することになりまず。

彼の生み出した数ある理論のなかでこの理論が受賞した理由については、

他の理論に関してはアインシュタインが辿り着かなかったとしても、

いずれ誰か別の学者が導き出したであろうことが予測できたのに対して、

「光が波と粒の二重の性質を持つ」という発想は、

普通の発想力では辿り着かない考えだったということが挙げられます。

アインシュタイン自身も、これは自分の理論のなかでも最も革命的な理論だ

と考えていたようで、後にこの理論は量子力学の分野へと発展を遂げていくことになります。

まさに大発明とも言える発見でした。

相対性理論

6月、アインシュタインは新たな理論を発表します。

「相対性理論」は彼の代表的な発明として名前だけは聞いたことがある、

という人も多いのではないでしょうか。

ざっくり言ってしまえば、これは時間と空間の関係について述べた理論です。

かつて、リンゴが木から落ちる様子を見て重力の存在に気づいた、

というエピソードで有名なニュートンは、

「時間も空間も別々のものとして存在していて、外部に影響されることはなく一定にあり続ける」

と主張していたのに対しアインシュタインは、

「時間と空間は時空間という1つのものである」

という理論を発表します。

時間と空間はそれぞれが「絶対的なもの」ではなく「相対的なもの」

であることを証明したのです。

これを「特殊相対性理論」と言います。

さらにアインシュタインは、1915~16年の間に特殊相対性理論を発展させた、

「一般相対性理論」を発表しています。

これは、ニュートンが発見した重力の存在を証明する理論です。

熟考を重ねた結果、アインシュタインは

「質量を持つ物質は時空間を歪ませる」

という理論を発明しました。

時空間が歪むということは、物質が重い物に引き寄せられているということを意味します。

ここでも、時間と空間が相対的な関係にあることが証明されます。

この重力に関する証明によってアインシュタインは、

ニュートンの理論をくつがえし、世界を驚かせることになりました。

ブラウン運動の理論

1905年の最後に発表された発明的な理論は、

原子の存在粒子の動きを解き明かしたものでした。

かつてイギリスの植物学者ブラウンが、顕微鏡で水中の花粉を観察している時の

花粉の不規則な運動を見て、その謎から始まったものです。

現在では「ブラウン運動」と呼ばれていますが、

アインシュタインはこの現象を理論的に解き明かすことに成功したのです。

これは肉眼では見えない原子や分子の変化によって、

肉眼で見える物質の運動や変化が起こるということの証明になる理論でした。

現在では当たり前に考える原子の存在は、アインシュタインが理論的に証明するまで、

存在するのか否かという存在論争が起こるほど謎に包まれていたのです。

その後の化学の急成長と目まぐるしい発展には、

アインシュタインのこの解明が大きく貢献しています。

 

幻の冷蔵庫

革命的とも言える様々な理論の発明をしたアインシュタインですが、

彼はそれらを応用する実験も積極的に行っていました。

なかでも、倫理物理学者のシラードと共に開発したガス漏れの起こらない冷蔵庫は、

ガス漏れによる事故が相次ぐ1920年代中期の一般家庭にとって、

新たな光となるはずでした。

しかしこの画期的な冷蔵庫は、その後世界大恐慌が起こったことと、

商品化できる力を持った企業がなかったことにより、

消費者のもとに届くことはありませんでした。

 

きょうのまとめ

今回は、物理学者アインシュタインの発明した理論や

その応用についてご紹介しました。

発明内容について簡単にまとめると

① 光は波と粒の二重の性質を持つ、という「光電効果の理論」はのちに量子力学に発展した

② 「特殊相対性理論」と「一般相対性理論」により、時間と空間は時空間という1つの相対する関係にあることと、重力の証明になった

③ 「ブラウン運動の理論」により、原子や分子の存在証明が成されその後の化学の発展に貢献した

私たちが当たり前のこととして捉えている重力やミクロの世界も、

アインシュタインがこの時期に証明していなければ、

未だ謎の存在のままだったのかもしれません。

たとえ他の学者が後に発見していたとしても、

世の中は現在とは異なる道を辿っていたことでしょう。

 

アインシュタインの年表を含む【完全版まとめ】記事はこちらをどうぞ。
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