あなたの知らない

​特殊相対性理論の世界

の入り口

相対性理論

  • アインシュタインのあれ

  • 特殊と一般があるよ、今日は特殊の方

  • 私たちの日常が実は常識では考えにくい不思議な世界であることを紹介する

  • 理系男子たるものこういうの知ると誰かに話したくなるあるある

相対理論の相対って？

  • 時間は『絶対』ではない

  • 見る人によってそれは異なる

  • つまり『相対的』なもの！

  • だから相対性理論！

ってことは

  • 私の時間とあなたの時間とで 流れ方が異なる

  • 一緒の時間を過ごしたいの❤ と言われても

  • そんなことはできないよ！

  • 私の１年があなたの１年とマイクロ１０秒かもしれない

＊こういうことを奥さんに言うとなにそれめんどくさいと言われるので気をつける

日常で気づく相対性理論

  • 私があなたに 近づきながら 話しかけた時、

  • 私の話し方がいつもよりスローモーだったでしょう！

  • あなたから見て 私の時間が遅くなっているから！

  • はい、日常あるあるですね

  • 気づいていましたか？

どういうこと？

  • アインシュタインは 移動と時間の相関 を発見した

  • つまり 移動量が増えると時間が遅くなる ということ

  • たとえば止まっている状態での時間経過を１とすると、

  • 動くことによって時間経過は１から減っていく

  • そのため私が歩くことで移動量が増えると、時間経過が減り、動きが遅くなっているように見える

こんなイメージ

どんどん速く動くと？

  • 光の速さに近づくほど時間の経過量は０に近づく！

  • つまり時間の進み方がものすごく遅くなる（ように見える）

  • 私がロケットに乗って光速で飛んでいるとき、

  • 地球から見た私はめっちゃスローに動いている

  • そのとき私の１年はあなたの何十年にもなる

  • いわゆるウラシマ効果

参考資料

  • トップをねらえの最終話

  • 光に近い速さで飛んで帰ってきたらなんと１万２千年後

ロケットの中の私は？

  • ロケットに乗っている私自身の時間の速さは変わらない

  • 時間の流れは相対的なもの（私の時間とあなたの時間は違う）

  • だから未来にいくタイムマシンを作るのは簡単

  • 光に近い速さで移動すればよい

  • あっという間に未来に行ける（周りの時間が速く進む）

  • でも過去に戻れないけどね

そんな非常識な話

  • 時間が人によって違うなんて

  • 時間が伸び縮みするなんて

  • そんな常識で考えられないはなし

  • アインシュタインはどう思いついたのか

マクスウェルの方程式

  • 電気と磁気に関する現象をまとめた方程式

  • 磁気が変化すると電気が生まれる（発電機）

  • 電気が変化すると磁気が生まれる（モーター）

  • とかのあれ

  • その方程式の中で 光の速さは絶対 だった

速度は相対でしょ

  • 電車と同じ速度で並走する車は止まって見える

  • 時速100kmと50kmで並走する車があったとき

  • 時速100kmの車からは-50kmで離れていく

  • 時速50kmの車からは50kmで先に進んでいく

  • ように見える、要は速度とは相対的なもの！

絶対速度とかありえねえ

  • 時速50kmで走る車から、進行方向に50kmでボールを投げると、道からはボールが100kmで飛んでいるように見える

  • なんかそんな気がするよね、うんうん、常識的な感じ

  • これニュートン力学、速度の合成則

光の場合どうなるか

  • 秒速15万kmで進むロケットから、進行方向に懐中電灯で光(秒速30万km)を照らす

  • 地球から見ると光は 30万km で進んでいる

  • あれ？45万kmで進むように見えるんじゃない？

  • いやいや 光の速さは絶対なので常に30万km

  • なにそれこわい

光の場合どうなるか２

  • お金を積んで光速で航行できるロケットを購入する

  • そのロケットと平行して光が飛んでいるとする

  • ロケットから見ると光は止まっているように見えそう なものだが･･･

  • 実際には 光速で飛んでいるロケットから見た場合でも、光は秒速30万kmで飛んでいるように見える！

  • なにそれこわい

今までの理論との不一致

  • 光の速さは見る側の移動速度に関係なく一定

  • 速度の合成則が当てはまらない

  • ニュートン力学のおわり？

  • それとも光には何か特別な考慮が必要？

  • エーテル？

アインシュタイン考える

  • マクスウェルの方程式は正しいっぽいし･･･

  • てことは光の速さが絶対てことも正しいわけじゃん･･･

  • えーと、速度てのは距離／時間でしょ

  • ん？速度が絶対となると、もしかして距離と時間が絶対じゃないんじゃね･･･

  • はっちゃけた！！

相対性理論完成

  • みんなー、時間はいままで絶対と思ってたけど相対だったよー

  • みんなー、速度はいままで相対と思ってたけど絶対だったよー（光速度ね）

  • まじでー、時間が相対なんて考えたこともなかったわ、ありえなくね？（ポワンカレほか多数）

ある実験

  • 正確に時を刻む原子時計を用意し、飛行機に載せる

  • ぐるっと地球をまわって帰ってきた時計を

  • 地上の時計と比べると４０ナノ秒遅れていた

  • 飛行機が地上より速い速度で移動したから（東まわり）

  • 実験からも時間が相対的であることが証明されている

  • 新幹線で博多まで行くと１ナノ秒くらい遅れるこれ豆な

距離も相対

  • 時間と同様に距離も相対

  • 光速に近いロケットで旅に出るとする

  • 地球から最も近い恒星プロキシマ・ケンタウリは４光年

  • 地球から見ると到着まで４年かかっているように見える

  • ロケットに乗っている人からはたった3.5時間

  • ロケットから見ると銀河系が縮んで見える

ということで

  • 時間と移動 (空間) は相関してるよ

  • 不可分なのでくっつけて 時空って命名 するよ

  • 時空は相対的なものよ、あなたの時空、私の時空

  • でも時空自体は自然のことだから時空戦隊とか言われても･･･

最後に

  • 私たちはいままで 絶対の時の流れ の中を４次元で生きていると思っていたが、

  • 実は 時間も可変な５次元 の世界で暮らしている

  • もしちょっとばかし走ったりすると、私とあなたの時空は変わっちゃう

  • ちょっとおもしろくね？？

おしまい

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