| 相対性理論 |
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先日、実況Ｖ大学での講義中に、相対性理論について教えてくれと言われたが、自分でもはっきりわかっていなかったので、天下のwikipedia様の助けも借りながら、少しばかり調べてきた。
タイムスリップはできるか？
もちろんその後の研究によって、これについての様々な見解が導き出され、厳密な意味では今のところまだ不明であるが、アインシュタインの考えは、この問にどのように答えたのだろうか。
まず、相対性理論という難しい話をする前に、ごくごく一般的なレベルでの物理の話から始めよう。もし我々が動いている物体（車や電車など）から外の景色を眺めたとすると、外の景色は動いている物体の速度で遠ざかっていく。静止していない物体については、その物体の進む速度を足し合わせた値が、動いている物体中にいる我々から見た見かけの速度となる（ベクトル量であることに注意）。これを移動している物体どうしの相対的な速度という。
もっと簡単に言えば、新幹線の車内を歩いている人間は、本人はいつもの速度で歩いているように思っても、新幹線の外から見ている人間からすれば、新幹線より早く歩いているように見える。ここで、新幹線から見た、車内を歩いている人間の見かけ上の速度が相対的な速度である。
ここまではごく当たり前の話であるが、なんとこの法則に従わないものがこの世に存在する。それが光である。光だけはどんな速度上で観測したとしても、同じ速度で進んでいるというのである。これを光速度不変の原理という。このあたりの詳しい説明は、電磁気学におけるマクスウェル方程式から導かれるが、ここでは簡単のため割愛する。
当時（100年ほど昔）、これは物理界で大きな問題となった。これをいかに解釈するかという部分で様々な意見が飛び交うことになるが、ここで無名だったアインシュタインが画期的な意見を発表する。これが今日、特殊相対性理論といわれるものである。
非常に速く進む物体のそばでは、時間の進みが遅くなっていると考えれば、同じ時間内で同じ距離を進んだことになる
言っている意味がお分かりになるだろうか？
あまりに突飛なこの意見に対し、当時の物理界は騒然となったことは言うまでもない。今となっては様々なアニメなどで時間の進みが遅くなる、いわゆるスローモーションという撮影技法によって概念的に理解も容易いが、まだまだやっと映画が娯楽として浸透してきた時代に、そんなことを思いつくことが既に天才である。
さてそうなると、物理学の根底であった部分に対して矛盾が生じるようになる。例えば運動量や力といったところである。速度に対して時間が一定間隔ではないため、F=maという有名な式から質量を求めることはできない。相対論的に言えば、物体の質量は速度によって変化する。ここで、あらゆる物体は速度の上昇によって重くなる。
ここまで説明すれば十分だろう。タイムスリップは可能であるかどうか、後は各個人で推論していただきたい。
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11月13日（火）03:49 | トラックバック(0) | コメント(0) | 趣味 | 管理
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