等価原理とは？意味・定義をわかりやすく解説

等価原理とは？

とうかげんり

「原理」の用語まとめを見る

一般相対性理論の基礎をなす原理で、重力による加速と等速加速度運動は局所的に区別できないという物理学の根本的命題です。

等価原理（とうかげんり、equivalence principle）とは、アインシュタインが一般相対性理論を構築する際の出発点とした原理で、「重力による加速度運動」と「重力のない空間での加速度運動」は局所的な実験では区別できないという主張です。

弱い等価原理：すべての物体は質量の大きさにかかわらず同じ重力加速度で落下する（ガリレオの落体の法則の精密版）。慣性質量と重力質量が等しいことを意味します。

アインシュタインの等価原理（強い等価原理）：重力場の中の局所的な自由落下系では、電磁気学を含むすべての物理法則が特殊相対性理論の法則と一致する。つまり、窓のない箱の中にいる人には、重力場か加速系かを区別する実験ができません。

思考実験：エレベーターを用いたアインシュタインの有名な思考実験が典型例です。宇宙空間で上向きに加速するエレベーターの中では、足元に向かって物が落ちる感覚があり、重力の中に静止しているのと区別できません。

一般相対性理論への展開：等価原理は、重力を時空の曲率として記述するという一般相対性理論の中心的なアイデアへとつながります。重力は「力」ではなく、質量・エネルギーによって曲がった時空の測地線を物体が運動する現象として理解されます。

等価原理とは？