エレベーターのパラドックス（物理学）

エレベーターパラドックスは、異なる高度に移動することで大気圧を変える「エレベーター」または垂直コンベア上に置かれた比重計に関係しています。この典型的なデモンストレーションでは、浮遊する比重計は平衡位置に留まります。本質的に、比重計は気圧とは無関係に液体の比重を測定します。これは、気圧の変化が比重計のフラスコ全体に適用されるためです。フラスコの水没部分は液体を介して伝達される力を受け取り、したがって、装置のどの部分も気圧の変化から生じる正味の力を受け取りません。

エレベーターのパラドックスは、ニュートン の万有引力理論とアインシュタインの相対性理論の基本概念との間の矛盾点です。^[1]比重計の浮力が、それが押しのけた液体の重量に依存すると言われる場合、これはパラドックスです。気圧が高い場合、液体はわずかに小さな体積を占めるため、密度が高いほど比重が高いと考えられます。しかし、比重計は空気も押しのけ、液体と空気の重量は高度によって等しく影響を受けます。

一方、デカルト型ダイバーは、比重計とは異なり、内部空間が硬くないため、外部の気圧の上昇によってダイバー内の空気が圧縮されると、変位が変化する可能性があります。ダイバーを従来のプラスチックボトルに入れる代わりに、エレベーターのフラスコに浮かべると、ダイバーは気圧の変化に反応します。同様に、おもちゃの風船のような硬くない容器は影響を受けます。人間のスキューバダイバーの胸郭も同様で、このようなシステムでは浮力が変わります。ガラス製の比重計は、実用上、常圧では硬くなっています。

エレベーターの上向きまたは下向きの加速は、正味の力が下向きである限り、比重計の平衡点も変化しません。加速による力は、同じ質量の水または他の液体に作用するのとまったく同じように比重計に作用します。