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結論から申せば、設定や理屈はできるだけ書かないことが大切です。（書いてて面白いかもしれないけど）読んでつまらないですから。また、架空の理論や技術を作中で使わなくても、出来事が架空ならノンフィクションとはなりません。

以下、少し説明してみます。

１．相対論を説明しない、相対論とすら言わないのがベター

相対性理論が必要なSFであれば、相対性理論が初耳の読者層は切り捨てるべきでしょう。SFという時点で相対論くらいは知ってる層が興味を示しますんで、メインターゲットは相対論くらいは知ってる層です。にもかかわらず「相対論っていうのはね」とか、地の文あるいはキャラ説明台詞なんか入れたら、せっかくのターゲット層には不満となります。

例えば宇宙で長距離移動をするに、もう「ワープ」とか当たり前です。いちいち「どんなに加速しても光速度は超えられないから、空間を歪曲して」とか説明しません。そのほうがいいのです。その部分に関してはですが、相対論知らない層にも受け入れてもらうことができます。なにせ「近道する」って話ですから。「宇宙は広すぎるから近道するんだ」ってな分かりやすい話になるわけです、相対論と言いさえしなければ。

２．「トップをねらえ」はウラシマ効果で起こる結果を重視

あまくささんがいい例を挙げておいでで、「トップをねらえ！」ですね。もう古い作品ですが（1988～89年）、確かにウラシマ効果が物語の重要な演出やドラマに関わってきます。例えば主人公の父親は宇宙で敵に襲われ死亡する。10年後、宇宙に出た主人公は父親の乗った宇宙船を発見する。限りなく光速度に近いため、その船内では2日しか経過していない。

主人公は一縷の望みで宇宙船に追い付き、船内を捜索する。という展開があります。船内は荒れ果てて生存者なしで、1時間も経たずに主人公は失意で帰還するんですが、帰還した先では数か月経っているわけです。さっき父親の死を確信したばかりの主人公と、数か月帰還を待っていた仲間との温度差が描かれます。

さらに主人公とバディとなる先輩。最初は1～2歳差です。その2人がしっかり結びついてから、いったん離れる。地球に残る先輩と宇宙航行を続ける主人公。ウラシマ効果で年齢差が10歳以上となります。先輩は主人公とは10年会ってないけれど、主人公はつい先日別れた先輩が、すぐに帰って来て、しかし歳がはっきり離れてしまっている。そこでも2人に温度差が生じます。

その温度差がドラマを動かす重要な部分になっています。ウラシマ効果がどういうもので、なぜ起こるかなんてことは大事じゃないし、興味が湧きもしません。大事なのはキャラクターの気持ちであり、キャラクター間に発生するドラマであるわけです。相対論ではこうなっている、なんて地の文の解説ないしはキャラの説明台詞なんぞが挟まったら台無しになります。

３．仕掛けの理屈や種類ではなく、仕掛けの結果が面白い

なぜなら、キャラの時間が離れるというドラマの仕掛けは、ウラシマ効果でもいいし、冷凍睡眠でもいいわけですから。問答無用に「時間の流れが異なる世界に行ってきた（浦島太郎の竜宮城）」とか、なんでもいいんです。とにかく、主人公とサブキャラがいて、どちらかだけが時間が止まっていた、という状況さえ作ればいいわけですから。それらしければなんでもいいのです。

説明しないといけない設定（考証を含む）はできる限り少ないほうがいいのです。読者の負担が減りますから。設定って作者的には作ってて面白いんですが、読むのは退屈です。作者が何して遊んだかなんか、読者としては関係ないですから。

ですので理屈は説明しない。ウラシマ効果や双子のパラドクス等の特殊相対論的効果とか、ブラックホールやその蒸発、ラプラスの悪魔、マクスウェルの悪魔、タ―ディオン/ルクソン/タキオン、多世界解釈、反物質、エキゾティックマター、ワームホール、反粒子の時間反転、先進波、母親殺しのパラドクス、時間のループ等々、全て理屈の説明・紹介は避けるべきです。読んでつまんないですから。

４．設定そのものではなく、設定によって何が起こるかが大事

見せるべきは、それで何が起こるのか、というほうです。ウラシマ効果なら上述の通り、キャラの時間や歳がいきなり離れるドラマとか。多世界解釈なら（実際は理論的にエラーだけど）似ているが違う世界に行っちゃったとか。母親殺しのパラドクスなら、過去の世界で何かしようとすると自分が消えそうになるとか（バック・トゥ・ザ・フューチャー）。

これはこういう理屈でして、とか言われるより、それで起こることにキャラが巻き込まれるほうが面白いのは当然です。読者は勉強したいんではなく、楽しみたいんですから。それに、読者が複数寄れば、たいてい作者より賢いものです。下手な解説は知識自慢となり、知識比べで読者に負ける、バカにされるリスクは低くありません。キャラがどう思って、どういう気持ちで何をするかを面白く描くことは作者の独擅場です。読者は文句を言わず/言えず、キャラの動きに夢中になってくれます。

５．ハードSFだって理屈は少ないほうがいい

ハードSFだと、それでも解説は必要になってきます。あまり知られていないことも多くなりますし、読者が知っていそうなことでも、使い方がややこしくなることが多いですから。それでも理屈を最低限にする工夫が大事なことは変わりません。作者が知っていること、苦労して調べてきたことは書きたくなりますが、ぐっとこらえることが大事です。繰り返しですが、読者は勉強したいのではなく、作者の知識自慢を聞きたいのでもないからです。作者が知識をいかに面白くドラマに生かすかに期待しています。

６．設定が既存だからノンフィクションなのではない

それが現実の物理法則に忠実に則っているかどうかは問題ではありません。そこは科学考証とSF考証の問題です。大雑把に言えば、科学考証は「ここまでは嘘はない」と設定的に保証するものであり、SF考証は「ここからは作品固有の嘘」と作者が自覚するラインを決めるものです。

SF考証部分では、主に「既に知られている法則を破る」と「まだ未知の部分をでっちあげる」の2通りがあります。面白ければ既知の法則に反してもいいのです。例えばワープなんてものは、ほぼ確実に因果律を破りますが、たいてい作者は知らんぷりで黙ってます。

しかしSF考証という嘘がなくてもSFは成立します。既存の物理法則の範囲内で書いてもいい。それがノンフィクションということはありません。全て既知の物理法則通りでも、架空のキャラの架空の出来事ですから、ノンフィクション扱いにはなりません。

例えば「アポロ13号」の事故と帰還を事実を徹底調査して克明に描いたら、いかに物語風でもノンフィクションでしょう。しかし、例えば今放映中の「月とライカと吸血姫」（ライトノベル原作、牧野圭祐著）は、ロケットや宇宙船については1950年代の技術に基づいて描いたとしても、純然たるフィクションです。ヒロインが吸血鬼だからではありません。登場人物も出来事も架空だからです。

体操正理論自体は頭の体操じみた思考実験で、移動する物体の中で光の往復が光の速さに近くに連れ、斜めからホライゾン！しちゃう話しで難しくともなんとも無い。

ただ、これが証明されただの異論だの疑問だのの話しになると悲劇が出動する時代に…

こんにちは、silicaです。
そもそもどんなSFを書きたいか、にもよると思います。その上で

①に関して
必要に応じて、ですね。本筋に大いに関わるのであれば、読者が迷子にならない程度に、そうでなければ、そういうのがあるんだよー、程度で雑に流してしまって良いと思います。
②に関して
書きたい世界線次第です。現実準拠なのか、先に設定があった上での思考実験なのかによっても変わります。ただ、基本的には、読者に違和感を感じさせない程度には現実に沿わせるべきかと。
また、面白ければ問題ないです。誰も、ビームサーベルに対して突っ込んだりはしないですし。
③1点弄って他全部現実準拠はSFです。全部準拠させてあったって、『サイレント・ランニング』などを見れば分かる通り、SFはできます。むしろ、サイエンスフィクションがサイエンスファンタジーにならないかの方が怖いくらいですね……。

結論、どの程度知識を持っている人に、どのように読んでもらいたいか次第ですね。あとは、ハードSFを書きたいのか、スペオペ-SF風ライトノベルを描きたいかにもよると思います。
これで質問の答えになっているでしょうか……。

返信ありがとうございます。

＞ある日超能力（サイコキネシス＋ある程度の衝撃に耐えられる強い身体＋聴力が数倍発達する）に目覚めた高校生の少年たちがお互いの存亡を懸けてバトルする。

その内容ですと、ストーリーの根幹の部分では現実の科学との関わりは薄いようです。サイコキネシスも人類誕生以前の地球外生命体の干渉も、ほぼ空想の産物と言ってよく、少なくとも実証された理論は存在しません。
そういう設定の場合は作者がかなり自由に作ってしまっても問題ありませんが、「嘘を本当らしく見せる」テクニックが必要になります。

まどマギでは「第二次性徴期の少女の希望と絶望の相転移」なんて言っていましたが、作者はさほど深い意味を込めているわけではなく、適当にもっともらしく表現してみただけだろうと思われます。
「相転移」という言葉自体は物質の変化を意味する物理学用語なのですが、作中のあのシーンで言っていたことは、魔法少女がある条件に達すると魔女に変化してしまうということだけです。しかし、専門用語をうまく散りばめただけで「科学的」な雰囲気が作れるという好例です。関連してエントロピーという言葉も出てきましたが、これも科学っぽさの演出としてさらっと使われていただけです。
作者には多少の知識がないとああいう文章は書けないでしょうが、読者に詳しく説明する必要はありません。あくまで雰囲気作りのギミックですから。

＞超能力をブーストさせるアイテムや薬も登場させているので、現実に存在する薬の生成方法について調べたり、多少の医療知識も前もって調べてストーリーに加えているという感じですね。

それはストーリーの本筋ではなく、ディテールのリアリティを補強するための要素になるのかなと思います。超能力をブーストさせる薬自体は空想の産物でもよいですが、それにリアリティを持たせるために、現実に存在する薬の知識もまぜるということですよね？
そういう目的であれば、現実の薬などについてはクソ真面目にちゃんと調べる方がよいです。そこがいい加減だとリアリティの補強になりませんから。

ただし。
なまじ詳しく調べると、詳しく書きたくなってしまいがちなので、注意が必要です。あくまでリアリティを感じさせるための演出に過ぎず、読者にとって必要な情報ではないと割り切るべきです。なので、説明は極力簡単にする方がよいかと。

往々にして、知識の量と説明の長さは反比例するものです。
精通している人は、要点を的確に把握しているから短文で説明できるんですね。一夜漬けの生半可な知識だと、所々ネットの情報の丸写しみたいな説明が入り、それを上手くまとめられないため長文になったりします。

いえ。
そういうのも立派なＳＦだと思いますよ。
日本のＳＦは1970年代を中心に黄金時代を迎え、その時期にかなり多様化したんです。「科学」という一言ではくくれない作品が多数生み出され、その影響が一般のエンタメ小説やマンガ・アニメ・映画などに広がって、今に至る感じです。
言いたかったのは、ＳＦだから科学にこだわらなくてはいけないという先入観は必要ないということ。超能力も地球外生命体も実証された理論は存在しませんが、だからダメだと言っているわけではありません。大事なのはフィクションとしてどう料理するかです。

＞「それらしい説明」にするためにそういった専門書などを読み漁って「それっぽい考察」にしてきたつもりですが、説明の比率が多くなるといかんせん教科書みたいな感じになってしまうのでそのバランスって難しいなあと思いました。

詳しく調べるのはとてもよいことですが、実際に作品に盛り込むのはそのうちせいぜい５％くらいにとどめるのが丁度いいです。後の95％は、ボロを出さないための知識として頭の中にしまっておきましょう。