汽車の歌
童謡に汽車というのがあります。歌詞の中に「〜畑も飛ぶ飛ぶ家も飛ぶ〜走れ〜走れ〜走れ〜〜」とあります。これこそ相対論の真髄です。実際は畑が飛ぶことは無いのですが飛ぶように見えるのです。今度は畑の立場からみると飛んでいるように見えるのは汽車の方です。ここで両者の意見が一致しました。「相手が飛んでいる」と。このようなことを「相対性がある」といいます。これを少し範囲を広げて電磁気現象にまで拡張したのが「特殊相対論」です。これは「光の速度」が畑の人も汽車の人も同じ値に観測するからです。両者の意見が一致するのです。「光の速度は３０万キロ毎秒である」と。どちらが動いているか決められないことがまたでてきたのです。
そしてついに一般相対性の登場です。これは等価原理というものが説明してくれます。山寺の釣鐘は重くまた簡単には動きません。この動かしにくさを「慣性質量」といいます。一方この鐘を重力場におくと重いので地面を抑えつけています。吊り下げてあるときは梁や柱を介して地面を押しています。この指標を「重力質量」といいます。この２つの指標は性質が異なりますが、常に一致します。ジキル博士とハイド氏のように１つのものに２つの名前をつけているのではありません。しかし、この２つはいつもピッタリ一致します。このことを等価原理と呼びます。このことは先ほどの畑や汽車の立場はもちろん発車しつつあり加速度状況にある汽車にも通じていえるのです。つまり任意の系で等価原理が成り立ちます。全員が「等価原理がなりたつ」ことを共通してまのあたりにするのです。こうして「任意の系が同等に観測される」という一般相対性が存在することが確認されたのです。