「光速よりも速く動くことはできない。」

これは多くの人が一度は聞いたことあるかもしれません。この話は特殊相対性理論と関係しています。特殊相対性理論は20世紀の天才物理学者・アインシュタインが作り上げた理論で、それまでのニュートン力学の時空の考え方を一変させました。

物理理論を構築する際に、証明なしに使う前提のことを「原理」と呼びます。原理は「自然法則の大前提として要請」されるもので、この原理を土台にして論理展開して理論を構築するのです。さて、特殊相対性理論は、2つの原理の上に成り立っています。それが「特殊相対性原理」と「光速度不変の原理」です。特殊相対性原理は、「物理法則は慣性系で変わらない」というもので、ある慣性系で成り立つ物理法則は別の慣性系でも成り立つというものです。そして、光速度不変の原理は、誰から見ても光の速度は変わらないというものです。この2つの原理に作られた特殊相対性理論はニュートン力学に変わる相対論的力学を与えます。

さて、ここで次のような状況を考えてみましょう。