相対性理論には特殊相対性理論と一般相対性理論がありなす。特殊相対性理論は、1905年にアインシュタインによって発表されました。この理論は、光の速度がどの観測者に対しても一定であるという原理と、物理法則がすべての慣性系(一定の速度で運動する観測者)で同じように成り立つという仮定に基づいています。この理論は次のような重要な結果をもたらしました。まず高速で移動する物体の時間は、静止している観測者から見ると遅く進むように見えます(時間の伸び)。これは「双子のパラドックス」としてよく説明されます。高速で移動する物体の長さは、その移動方向において短く見えます。質量とエネルギーの等価性は有名な方程式「E=mc²」によって表わされます、質量の有る物はエネルギーを持っていると言うことです。c²と言うのは光速の二乗と言うことです。一般相対性理論は1915年に発表された理論です、特殊相対性理論をさらに拡張し、重力を時空の歪みとして説明します。一般相対性理論によれば、質量の大きな物体が周囲の時空を歪め、その歪みが重力として感じられるのです。これにより、ニュートンの古典的な重力理論では説明できなかった現象、例えば、光が強い重力場の近くで曲がることや、時間が重力の影響を受けて遅くなること(重力時間遅延)などが説明されました。この理論は、ブラックホールや宇宙の膨張といった現象の理解に大きく貢献し、現代物理学の基礎を形成しています。相対性理論は、私たちの宇宙の構造や動きに対する理解を根本から変えるものであり、現代科学における最も重要な理論の一つです。
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