聞いたことある”相対性理論”
「相対性理論」──名前は聞いたことがあるけど、説明しろと言われると難しい。
ワタシも興味を持って調べてみたものの、
なんとなくわかったような、わからないような…。
そこで今回は、相対性理論について改めて調べ、
その内容をここにまとめることにしました！
「深い理解」は得られませんが、誰かに得意げに話すくらいなら出来ますので、
ぜひ活用してください！
まずはざっくりと”相対性理論”
相対性理論を一言で言うと、
「時間や空間は、観測する人によって違うよね」 というもの。
これは単なる、
「楽しい時間はあっという間に過ぎるけど、退屈な時間は長く感じるよね」
という感覚の話ではなく、実際に時間の流れが人によって異なる ということ。
たとえば、映画『猿の惑星』では、宇宙を探索して戻ってきたら、
地球では数千年が経過していた──これも相対性理論による現象の一つ。
理論によれば、光の速さに近い速度で移動すると、時間は遅く進む ということです。
”光の速度で移動していた、宇宙船の中の時間は数年。でも地球は数千年経っていた”
この理論を現代で使用しているのがGPSです。
相対性理論がなければ、日々、数キロ単位でGPSがずれてしまいます。
もうちょい深ぼる”相対性理論”
“相対性理論”はアルベルト・アインシュタインが1900年初頭に発見した。
そして相対性理論には”特殊相対性理論”と”一般相対性理論”の二種類あります。
速く動くと時間や空間が変わる。主に速度に関する理論
特殊相対性理論のわかりやすい例あります。
映画の”猿の惑星”で主人公達が、高速に近いスピードで宇宙を探索して、
数年後に地球に帰還した。
すると地球では数千年の時が経っており、地球は猿に支配されていた。
これは『高速で移動すると時間が遅れる』＝特殊相対性理論の影響
「重力があると時間や空間が変わる。重力を含めた理論
一般相対性理論は重力が加わるとどうなるか？ということ。
例えば、もしあなたが 高層マンションの最上階 に住んでいたとしたら、
1階に住んでいる人よりも時間がほんのわずか速く進んでいる。
その差は、1億年で1秒ほど！
普段は気づかないけれど、重力が強い場所では時間が遅れるという現象は、
実際に観測されている。
そして、映画『インターステラー』では、
もの凄い重力のあるブラックホールの近くにある惑星で
1時間過ごすと、地球では23年が経過する というシーンがある。
これは『強力な重力で時間が遅れる』＝一般相対性理論の影響
そしてなぜGPSがずれるのか？
それはGPSの衛生が重力の弱い宇宙を、ものすごい速いスピードで移動しているから。
重力が弱いから時間が早く進み、速度が早いから時間が遅く進む。
結局…時間が早いのか…遅いのかわかりません。
もし、GPSがこのズレを補正しなかったら、
カーナビの目的地は毎日10km以上ズレてしまう！
目的地を「コンビニ」に設定したのに、
山の中に連れて行かれる…なんてことが起こるかもしれない。
なので相対性理論で、そのズレを計算し修正します！
つまり、GPSが正しく機能するのは、相対性理論のおかげ！
アルベルト・アインシュタイン：自由な発想で世界を変えた天才
1879年
ドイツで生まれたアインシュタインは、
幼少期は発達が遅く、言葉を話し始めたのも4歳と遅めだった。
数学は得意だったが、ドイツの暗記重視の教育に馴染めなかった。
大学受験に失敗するも翌年合格し、
卒業後はスイスの特許庁に就職（普通のサラリーマン生活）。
しかし、そこでの退屈な日々が、彼に物理の研究を続ける時間を与えた。
1905年「奇跡の年」
アインシュタインは特許庁で働きながら、一気に4本の論文を発表。その中には、
「特殊相対性理論」と「E=mc²」が含まれ、これが後に世界を変える大発見となる。
エネルギーは”質量✖️光速”
つまり、小さいものでも、とんでもないエネルギーが隠れている！
1919年
一般相対性理論（1915年発表）は、重力が光を曲げるという予測をしていたが、
日食観測で実証され、一躍世界的スターに！
1921年ノーベル賞と戦争の影響
ノーベル物理学賞を受賞。
しかし、受賞理由は相対性理論ではなく「光量子仮説」だった。
1933年ナチスの台頭によりアメリカへ亡命。
戦争中、原爆開発に関与するが、後に核兵器廃絶を訴え続けた。
1955年最期の言葉は謎のまま…
76歳で死去。
彼が最期に呟いた言葉はドイツ語だったが、
アメリカの看護師が理解できず、記録に残らなかった。
「天才の最後の言葉が消えた」という謎を残し、彼はこの世を去った。
さいごに
アインシュタインが相対性理論を発表したのが、
約100年前…意外に最近の出来事ですよね。
まさにひいおじいちゃんくらいの時代です。
当時、車もまだ一般化していなくて、飛行機がやっと飛び始めた頃。
そんな時代に、『光と同じ速度で移動したら、光を見たら光は止まって見えるのか？』
という疑問を持ち、研究し証明したアインシュタイン。
まさに天才とは、こういうことだと感じました！
ワタシの疑問
『そもそも時間なんてない。時間がずれたのではなく、時計がずれたのでは？』
これは、重力のかかりが違う場所で、それぞれ色々な仕組みの時計を使用して
時間を計測した結果、時間の流れが違うことが証明された。
『重力や速度は空間に影響を与えているだけで、時間には影響を与えているのか？』
これも、空間と時間はセットになっていて、これを”時空”と呼ぶ。
なので片方だけに影響を与えるのは不可能とされている。
というより空間と時間を別にできたら、タイムスリップができてしまう。
そこはまだ現代でも解明できていない。
ブラックホールで動画撮影
あとはブラックホールの話も大変興味深かい！『重力は時間をズラす』
たとえばブラックホールの近くで、動画を撮影し、
その映像を地球で見ると”超スローモーション”になる。
だがブラックホールの近くでで見ると普通の映像になる。
これもちゃんと証明されています。本当にすごいですよね！
今回、初めて物理学をこんなに学びましたが、
たまには勉強も楽しいなと感じる良い時間になりました。
