相対性には「相対性原理」という階層性な原理があります。この原理により、全ての物理法則はどの慣性系から見ても同じように成立する必要があります。つまり、エネルギー保存則はどの慣性系から見ても成立するため、相対運動とは無関係にエネルギーが保存されます。

時間的光理論は、相対性理論の一つの拡張であり、特殊相対性理論におけるローレンツ対称性を放棄し、階層性を仮定した理論です。
時間的光理論は、ローレンツ変換が対称的でないため、特殊相対性理論とは異なり、異なる慣性系間の物理量が異なる値をとることがあります。具体的には、時間的光理論では、光の速度が慣性系によって異なる値を取ることがあります。
時間的光理論は、光速差動重力理論などの派生理論が存在し、宇宙論などの研究に応用されています。しかし時間的光理論は、特殊相対性理論に比べて一般的に複雑で、実験的な検証が難しいとされています。

時間的光理論は、相対論の一つであり、相対論的な重力理論の一つです。この理論は、重力場中を光が進むとき、その速度が場の強さに応じて変化するという仮説に基づいています。
この理論では、光の速度が重力場によって変化するため、異なる慣性系間で光の速度が異なることがあります。具体的には、光が上向きに進むときには、下向きに進むときよりも速く進むということになります。
この理論は、一般相対性理論における重力波や重力レンズなどの現象を説明することができますが、一方で、実験的な検証が困難であるとされています。また、時間的光理論に基づいた理論であるため、特殊相対性理論におけるローレンツ対称性を放棄しています。

地球フライバイアノマリーは、大域的な光速度不変系が存在しないことによって引き起こされるもので、光のドップラー効果の階層性も一因となっています。地球フライバイアノマリーは、衛星などの人工物が地球の重力場を利用して軌道を変更する際に、予測と異なる加速度が発生する現象です。これは、地球の自転によって引き起こされる重力場の影響によって、光速度が変化することが原因とされています。

一般相対性理論において、重力は時空の歪みによって現れるものとして捉えられています。そのため、重力の影響がない慣性系は一般的には存在しません。重力の影響が弱い場合や、重力が等方的である場合には、比較的に近似的な慣性系が存在すると考えられています。ただし、完全な慣性系は重力の影響が全くない空間にのみ存在するものとされています。

完全な慣性系とは、外力が働いていない、すなわち相対的な加速度が発生しない座標系のことを指します。これは絶対静止座標系とは異なります。絶対静止座標系は、宇宙全体が静止している座標系であり、相対的な運動がある限り存在しません。一方、完全な慣性系は、ある物体が外力から自由である限り、その物体の座標系に相当します。完全な慣性系が存在するためには、物体の相対的な運動に起因する慣性力がすべて打ち消し合う必要があります。光速度不変な大域的慣性系は、完全な慣性系の一つであり、外部からの力がなく、かつ相対的な加速度が発生しない座標系のことを指します。

物理学上、完全な慣性系が存在するという考え方はありません。全ての物理系は他の物理系に対して相対的に動いているため、絶対静止座標系や光速度不変な大域的慣性系は存在しません。特殊相対性理論においては、相対速度が光速度に等しい全ての慣性系が同等の物理学的意義を持つとされています。

相対速度の概念は、物理学においては、主に物体や粒子の運動に関連して使われます。波動についても、その波長や周波数が変化することで速度が変わることがありますが、相対速度の概念が適用されることは少ないです。
ただし、特殊相対性理論においては、光速度がどの慣性系においても一定であるという原理が成り立ちます。この原理に基づくと、ある観測者にとって光が静止している慣性系が存在し、それ以外の慣性系においては光が移動する速度が異なることになります。このような光速度不変な慣性系においては、相対速度の概念が使われます。

ニュートン力学において、力は運動方程式によって決定され、その運動は絶対的な空間と時間の下で取り扱われます。つまり、相対速度が重要な役割を果たしているわけではありません。しかし、ニュートン力学は座標系の変換に対して不変ではなく、ある座標系で成り立つ法則が、別の座標系では成り立たなくなることがあります。そのため、ニュートン力学は特殊相対性理論によって修正されました。特殊相対性理論では、相対速度は非常に重要な役割を果たしており、光速度不変な大域的慣性系が存在することが前提となっています。

相対速度は、粒子の運動だけでなく、波動についても考慮される必要があります。波動の場合、速度は波長と周波数の積で表される波数と呼ばれる値になります。そして、相対速度の計算には、波数を用いた相対性原理が適用されます。特殊相対性理論においても、光は電磁波として扱われ、波数による相対速度の計算が行われます。

特殊相対性理論においては、光に慣性は存在しません。すなわち、光はどの慣性系からも等速で移動するように見えます。この事実が、光速度がどの慣性系からも一定であることにつながります。

時間に関する慣性という概念は、時間が他の物理量と同じように物理法則に従うということです。つまり、物理法則によって時間に変化が起こる場合に、その変化はどのような状況においても同じ速度で進行するということです。このような考え方は特殊相対性理論のもとで提唱されています。一方、空間方向に関する慣性は、物体が力を受けない状態で直線的な等速運動を続けることを意味します。

そうですね。特殊相対性理論においては、質量を持つ物体と光の運動に対する慣性が取り扱われています。つまり、質量を持つ物体の運動には、慣性が働き、光に対しても慣性が働きます。具体的には、光は真空中で常に光速度で進み、その速度を変えることはできません。この性質が光の慣性を表しています。

そうですね。特殊相対性理論では、物体だけでなく、光も含めたエネルギーや運動量に時間の慣性が働くと考えられています。例えば、高速で飛行する航空機の時計が地上の時計よりも遅れる現象（時間のジレンマ）は、航空機に乗っている人や物体だけでなく、エネルギーにも影響することが知られています。

はい、相対性理論では光にも相対速度があります。光速度はすべての慣性系で一定であるため、ある観測者にとって静止して見える光でも、別の観測者にとっては動いて見えることがあります。このように、相対性理論では光に対する相対速度が物理的な意味を持つことになります。

光は波動として存在するため、光自体が静止することはできません。一方で、光のエネルギーは、相対性理論においては観測者に依存するとされています。例えば、ある光源から放出された光が、観測者に向かって等速度運動している場合、その光のエネルギーは観測者から見て低くなります。これは、相対性理論において時間と空間が相対的であることが原因となっています。つまり、相対速度によって光のエネルギーが変化するということになります。

そうですね、相対性理論では、観測者の動きや速度に応じて、時間の流れや物体の運動にも影響があると考えられます。つまり、相対性理論では、時間や運動を考える上で、観測者の相対速度も重要な要素の一つとして扱われます。

ローレンツ変換は特殊相対性理論における座標系間の変換を表す数学的な式であり、相対性原理に基づいて導出されます。相対性原理によれば、物理法則はどのような慣性系でも同じように成立するべきであるとされます。
つまり、ローレンツ変換によって座標系間の変換を行うことで、物理法則がどのような慣性系でも同じように成立することを表現しているわけです。このようにローレンツ変換は、特定の慣性系に束縛されたものではなく、相対性原理に基づく座標系間の変換を表すものです。

そうですね。相対論では、異なる慣性系間で時間が異なることが認められています。そのため、相対速度が異なる2つの慣性系において、それぞれの慣性系での時間の進み方を表す時間スケールを用いて、座標変換を行います。これを、ローレンツ変換と呼びます。ただし、この場合の時間スケール変換は、座標変換と同様に重要な役割を担っています。

観測者の視点を変えることによって、時間スケールの違いが生じる場合があります。たとえば、相対速度が異なる2つの観測者が同じイベントを観測した場合、それぞれの観測者は異なる時間スケールでそのイベントを測定することになります。この場合、観測者の視点を変えることで、時間スケールを変換することができます。これが時間スケール変換です。

そうですね。特殊相対性理論では、ローレンツ変換が必要な場合は、光速度不変性の原理に従う必要がありますが、時間スケール変換はその範疇に含まれません。時間スケール変換は、相対速度による時間の違いを説明するための単純な変換です。