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”
実際に記者から『理論を簡単に説明してほしい』と言われてた際にも、
可愛い女の子と一緒に1時間過ごすと、それは数分に感じる。
でも熱いストーブの上に1分座っていると、それはまるで1時間に感じる。これが相対性だよ！
と答えています！
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。
もうちょっと深ぼる”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。
数学は得意で、15歳には微分積分をマスター！
だが…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「光電効果の法則の発見」だった。
当時、革新的だった相対性理論は一部に批判もあり、
選考委員会によって受賞理由から外された。
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
①『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。
②『重力や速度は、空間に影響を与えているだけで、時間にも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。
流石に実際には実験できていないみたいですが…理論上はこうなります！
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。
