Relativity

Making Sense of Relativity

Last updated: 2026-03-09

• English: Relativity-en.md
• 日本語版: Relativity.md
• Inquiry form / 問い合わせフォーム (JP/EN): https://forms.gle/d5QrngqCdRKYXhzs8

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English

About This Guide

Relativity can feel clear in equations but unclear in physical meaning. This site provides a narrative guide to Einstein’s theory of relativity with concrete observation setups and thought experiments — covering time dilation, length contraction, the equivalence principle, curved spacetime, and more.

This project is a reader-friendly guide for people who can follow the equations of relativity but still feel unclear about their physical meaning. From special relativity to general relativity, it explains proper time, coordinate time, simultaneity, and gravitational effects through concrete thought experiments with Alice, Bob, and Charlie.

Topics covered: Einstein’s special theory of relativity, general theory of relativity, invariance of the speed of light, Lorentz transformation, time dilation, length contraction (Lorentz contraction), relativity of simultaneity, twin paradox, proper time vs coordinate time, equivalence principle, gravitational time dilation, gravitational redshift, Schwarzschild solution, black holes and event horizons, free fall and geodesics, curved spacetime, metric tensor, four-momentum, $E = mc^2$ (mass-energy equivalence)

• English manuscript: Relativity-en.md
• Contact form: https://forms.gle/d5QrngqCdRKYXhzs8

Table of Contents

• Chapter 1: Special Relativity
  • Invariant speed of light, Lorentz transformation, proper time vs coordinate time, time dilation
  • Relativity of simultaneity, length contraction
• Chapter 2: General Relativity
  • Metric tensor, Schwarzschild solution, coordinates as a canvas
  • Proper vs coordinate quantities in a gravitational field, gravitational redshift
  • Free fall, event horizon behavior, interferometer thought experiment
• Appendix A–D
  • Lorentz invariance of $ds^2$ and sign convention note
  • Simultaneity offset in moving frames
  • Length contraction derivation
  • Four-momentum and $E = mc^2$

Comics

A short coffee-break comic corner.

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日本語

このガイドについて

相対性理論の「式は追えるのに物理的な意味がわからない」を解決する入門ガイドです。 特殊相対性理論から一般相対性理論まで、アインシュタインの理論を思考実験と対話形式でわかりやすく解説します。

相対論の「式は追えるのに腑に落ちない」というつまずきを、具体的な状況設定と観測手順でほどいていく読み物です。 特殊相対論から一般相対論まで、固有時・座標時・同時性・重力場での見え方を、Alice / Bob / Charlie の対話を通してたどります。

取り扱うトピック: アインシュタインの特殊相対性理論、一般相対性理論、光速不変の原理、ローレンツ変換、時間の遅れ（時間遅延）、ローレンツ収縮（長さの収縮）、同時性の相対性、双子のパラドックス、固有時と座標時、等価原理、重力による時間の遅れ、重力赤方偏移、シュヴァルツシルト解、ブラックホールと事象の地平面、自由落下と測地線、時空の曲がり、計量テンソル、四元運動量、$E = mc^2$（質量とエネルギーの等価性）

• 日本語版本文: Relativity.md
• 問い合わせフォーム: https://forms.gle/d5QrngqCdRKYXhzs8

目次

• 第1章：特殊相対性理論
  • 光速不変の原理、ローレンツ変換、固有時と座標時、時間の遅れ
  • 同時性の相対性、ローレンツ収縮（長さの収縮）
• 第2章：一般相対性理論
  • 計量テンソル、シュヴァルツシルト解、座標というキャンバス
  • 重力場における固有量と座標量、重力赤方偏移
  • 自由落下、事象の地平面のふるまい、干渉計の思考実験
• 付録 A–D
  • $ds^2$ のローレンツ不変性と符号規約の注意
  • 運動系における同時性のずれ
  • ローレンツ収縮の導出
  • 四元運動量と $E = mc^2$

漫画コーナー

息抜きの相対論マンガです。

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