19世紀の物理学では、物質の運動が光を引きずっていると言える状況がいくつかありました。このエーテル引きずり仮説は、古典物理学において恒星の光行差とフィゾーの実験を説明する試みでしたが、アルバート・アインシュタインが相対性理論を発表した際に放棄されました。それにもかかわらず、 「光引きずり」という表現は、このページで議論されているように、ある程度使われ続けています。
特殊相対性理論の簡略化されたモデルでは、アインシュタインは光引きずり効果は発生せず、光速度は放射物体の運動速度とは無関係であると仮定しています。しかし、特殊相対性理論は粒子状物質の影響や重力の影響を扱っておらず、加速度の完全な相対論的記述も提供していません。より現実的な仮定（現実の物体は粒子状物質で構成され、重力特性を持つ）が立てられると、一般相対性理論のより洗練されたモデルでは、結果として得られる記述に光引きずり効果が含まれるようになります。
アインシュタインの特殊相対性理論は、フィゾー実験の解答を提供します。この実験は、フレネル抵抗と呼ばれる効果、すなわち光が移動する媒体を通過する際に光速度が変化する現象を実証しています。アインシュタインは、特殊相対性理論の速度加法の公式を用いて、移動する媒体中の光速度の計算方法を示しました。
アインシュタインの一般相対性理論は、他の光引きずり効果、すなわち近傍の質量の運動または回転によって光速度が変化する効果に対する解決策を提供します。これらの効果はすべて、速度が直線運動（フレーム引きずりを引き起こす）であれ回転運動（回転引きずりを引き起こす）であれ、速度に依存する効果であるという共通点を持っています。
速度依存効果
特殊相対性理論では、光の速度は移動する媒体を通過することによって変化すると予測されています。
- 運動する粒子状物体の場合、その構造を通過する光は、物体の運動方向へ向かう光が、反対方向へ向かう光よりも速く移動することが知られています（フィゾーの実験）。この効果は、もともと引きずりエーテル理論によって予測されていました（例えばフレネル）。運動する透明物体を横切る方向に照射された光も、物体の運動方向へ平行移動することが観察されています（RV Jones, J.Phys A 4 L1-L3 (1971)）。
一般相対性理論では、直線上の物体の加速により光が引きずられると予測されており、この効果はフレーム引きずり（または重力電磁気）として知られています。
- 移動する重力源の場合、重力場は物体の延長とみなされ、慣性と運動量を伝達します。移動する物体との直接衝突は外部粒子に運動量を与える可能性があるため、物体の重力場との相互作用によって「運動量交換」も可能になるはずです。その結果、移動する重力場は光と物質を引きずります。この一般的な効果は、 NASAが重力スリングショット効果を利用して宇宙探査機を加速するために利用されています。
回転ドラッグ効果
一般相対性理論によれば、物体が回転すると、その運動エネルギーにより重力による引力がさらに加わり、光は回転によって（ある程度）引き寄せられます（レンズ・サーリング効果）。
- 回転の場合、一般相対性理論では速度に依存する抗力効果が観察されます。これは、回転体の場合、物体が周囲に物を引っ張る傾向は、物体の遠ざかる部分が近づく部分よりも強く引っ張るという事実によって説明できるためです。
参考文献
- RWディッチバーン著『光』（第3版）、第2巻（アカデミック・プレス、ロンドン、1976年）- 光と粒子状媒体の運動
- キップ・ソーン著『ブラックホールとタイムワープ：アインシュタインのとんでもない遺産』（ノートン、ニューヨーク、1995年）- ブラックホールをめぐるフレームドラッグ
参照
- エーテルドラッグ
- 民主主義の原則
- アインシュタイン・インフェルト・ホフマン方程式
