アインシュタインって何をした人か知ってる？
相対性理論を作り上げた天才
相対性理論とは、アインシュタインが1905年から作り上げた物理の理論
その内容は「ものが縮む」「時間が遅く流れる」「空間が曲がる」など、非常に難解なものになっている
相対性理論とはどのような現象を指すのか？
結果１ 光の速度よりも速く動けるものはない(特殊)
結果２ 光の速度に近い速さで動くものは、縮んで見える(特殊)
結果３ 光の速度に近い速さで動くものは、時間が遅く流れる(特殊)
結果４ 重いものの周りでは、時間は遅く流れる(一般)
結果５ 重いものの周りでは、空間が歪む(一般)
結果６ 重さとエネルギーは同じ(特殊)
結果１ 光の速度よりも速く動けるものはない(特殊)
文書そのままで、光の速度よりも速く動けるものはない
光というのは１秒で地球７周半ほど進める速さ
これはものすごい速さだが、無限に速いわけではない
なぜ光の速さを超えられないのか？
相対性理論によると、スピードがあるものは、若干重くなる
つまりあなたが止まっているときと、走っているときでは走っているときの方が体が重くなる
体が重くなると走り辛くなる つまりスピードが出し辛くなる
それでも頑張ってもっとスピードを出したとしましょう するともっと体は重くなる
もしも光の速度で走ると、あなたの重さは無限になる
そして体が重すぎてこれ以上、つまり光の速さ以上スピードを出すことができなくなる
結果２ 光の速度に近い速さで動くものは、縮んで見える(特殊)
この図で、左側ではロケットは止まっている
右側ではロケットが光の速度に近いスピードで飛んでいる
結果１で説明したように、光の速さより速く飛ぶことはできない
すると右のロケットは止まっているときよりも縮んで見える
このロケットは横に動いているので、縮むのは横方向のみ
縦方向には縮んでいるように見えない
逆にロケットから地球を見ると…
地球からロケットを見るとロケットは縮んで見えるので、ロケットから地球を見たら地球は伸びて見えるのか？
答えはロケットから見ても、地球は縮んで見えるが正解
この理由の説明は非常に難しいが、限りなく簡単に言うのなら、
“地球から見ると動いているのはロケットだが、ロケットから見ると動いているのは地球だから”ということになる
周りから見ると動いているのは電車だけど、電車の中から見ると動いているのは周りの景色というのと似ている
結果３ 光の速度に近い速さで動くものは、時間が遅く流れる(特殊)
図の左側では、ロケットが止まっている
このときロケットの時間と地上の時間は同じだが、右の図を見ると、ロケットの時間の方が遅れている こういったことが起こる
結果には“光の速度に近い速さで動くものは”と書いたが、実際は光の速度でなくともかまわない
結果２と同じだが、そのへんを走る車も、歩く人も、飛ぶ飛行機も、実は時間は遅く流れている
ただ、遅くなる時間の量があまりにも小さすぎて、僕たちの感覚では捉えることができない
頭で分かるぐらい遅れるには、光の速度に近い速さで動く必要がある
結果４ 重いものの周りでは、時間は遅く流れる(一般)
重いものの周りでは、時間が遅く流れる
繰り返しになるが、僕たちがこの効果を感じるのは宇宙の巨大な星やブラックホールなど“めちゃくちゃ重いものの周り”に限られる
またこの文章を裏返すと”重いものから離れると、時間は早く流れる”となる
僕たちは地球という重い星の上にいるので、”海の底”と”エベレストの頂上”では、
地球から離れている”エベレストの頂上”の方がちょっぴり時間が早く進んでいることになる
結果５ 重いものの周りでは、空間が歪む(一般)
これも大変難しいこと
どのように歪んでいるのかは分からないが、とにかく歪んでいるのだそう
天体級に重いものになると、空間を極端に曲げ、そこを通る光さえも曲げてしまう
結果６ 重さとエネルギーは同じ(特殊)
今までエネルギーとは、力がかかっていたり、熱をもっていたり、電気が流れていたり、ものが動いていたりしないとないものだと考えられていた
しかし相対性理論を解いていくと、止まっているものにもエネルギーがあることが確かめられた
そしてそのエネルギーは重さに比例する
それを表した式が有名なアインシュタインの式 E=mc2
Eはエネルギー
mが重さ
cは光の速度を表す
光の速度は決まっていて定数なので、
Eとmが比例していることが分かる
つまり重いものはそれだけでエネルギーが大きく、軽いものはエネルギーが小さいということになる
相対性理論の実例
僕たちが使っているスマホ、カーナビなどにGPSが使われている
これのおかげで僕たちは道に迷わずにすむわけだが、
正確な情報を得られるのはGPS衛星の中の時計が正確に動いているおかげ
GPS衛星だが、地球の周りをものすごいスピードで毎日グルグルとまわっている
ものすごいスピードでまわるので、結果３ 光の速度に近い速さで動くものは、時間が遅く流れるから、GPS内の時計は遅れてしまう
一方、GPS衛星というのは地表から２万キロメートル以上の高度にある
すると今度は結果４ 重いものの周りでは、時間は遅く流れるを言い換えた、重いものから離れると、時間は早く流れるが関係してくる
この効果により、GPS内の時計は進んでしまう
まとめると結果３から時計は遅れ、結果４から時計は進む
実際に僕らが利用しているGPS内の計算をすると結果４の方が影響が大きいため、全体として時計は進んでしまう
GPS計算はこれによる補正を自動で行うため、僕たちは正しい位置情報を得ることができる
この補正がなければ１日に10km以上のずれが生じてしまい、使い物にならない
以上、いろいろなブログから情報を集めてまとめたよ
当時の物理学の常識を覆した相対性理論
分かりやすいのが特殊相対性理論
難解なのが一般相対性理論
特殊相対性理論については、このYou Tubeが簡単に説明してる
好きな人と一緒に居たり、楽しいことをして過ごしていると
あっという間に時間が経つよね
逆に、苦しいことや難しい仕事をしていたりすると
時間が経つのが遅く感じる
僕らの心や感性の中にも、相対的な事象があるよね
しかし、現代科学もすごいね
今年の４月、アインシュタインが予言した通りの、一般相対性理論、結果４と結果５を説明するであろうブラックホールの存在が確かめられた
ブラックホールを初めて画像として捉えるという歴史的な成果は、世界に散らばる8つの電波望遠鏡を連携させ、200人ものサイエンティストが国際チームを組んだ末の功績
アインシュタインの一般相対性理論が、巨大な重力をもつ高密度の天体の存在を予言してから約100年
2019年4月10日、天文物理学者らが初めてブラックホールの姿を画像に捉えた
ブラックホールはその巨大な密度と重力により時空が湾曲した場所で、その重力の強さから光すら脱出できないと言われる天体
よってブラックホールの観測は、光が逃れられなくなる境界線、すなわち”事象の地平線”を見ることになる
銀河の中心部では、ガスがブラックホールに飲み込まれる寸前に、何十億℃もの熱を発する
それがアインシュタインの一般相対性理論で予測される大きさと形をもつ”事象の地平線”をシルエットのように浮かび上がらせる
今回公開された画像は、地球から5,500万光年離れたわれわれ銀河の中心部に存在するおとめ座銀河団にある「M87銀河」中心部のブラックホールM87銀河のもの
それはなんと太陽の65億倍の質量を持つ巨大なブラックホールなのだそう
直接は観測できないとされるブラックホール。研究チームはどのような技術でこれを可能にしたのだろうか？
ブラックホールには“引き返せない場所、すなわち”事象の地平線”と呼ばれる場所がある そこからは光すら逃げ出すことはできない
その周りの光はわたしたちに届くが、この”事象の地平線”ゆえに、真っ暗な穴が画像の中心部に残される
研究チームが発表した画像は、ブラックホールそのものではなく、その強力な重力によりつくり出された周辺構造の様子だという
しかしそれは、まさにわれわれの想像にある通りの、貪欲に光を飲み込むブラックホールの姿
われわれの銀河の中心に位置する別のブラックホールのデータも取得済みで分析待ち
ほかにも、M87銀河に見られるブラックホールのジェットがいかにして生成されるのかの謎も、解明できるポテンシャルがある
ブラックホールはついにその姿を露わにした
世界を熱狂させた“最初の画像”を可能にした物理学的法則は、宇宙のなかでも究極に非凡な”事象の地平線”においても、われわれの関心をよそに淡々と働いていた
100年越しに明確な答えが得られた、天文物理学的な問い
偉大なるアインシュタインは、またもや正しかったのだ
アインシュタインの名言から
誰もが天才だ
しかし、魚の能力を木登りで測ったら、魚は一生「自分はダメだ」と信じて生きることになる
大事なのは問いかけをやめないことだ
好奇心にはそれなりの存在意義がある
どうして自分を責めるんですか？
他人がちゃんと責めてくれるんだから、いいじゃないですか
無限なものは二つあります 宇宙と人間の愚かさです
前者は断言できませんが
文明人の運命は、どれだけ力のある道徳を生み出せるかにかかってきています
人間にとって最も大切な努力は、自分の行動の中に道徳を追求していくことです
私たちが内面的なバランス、そして存在そのものが、そのことにかかっています
行動に現れる道徳だけが、人生に美と品位をもたらします
私に畏敬の念を抱かせるものはふたつあります
星が散りばめられた空と、内なる倫理的宇宙です
人は「現実に直面したとき知性がいかに不十分であるか」ということをはっきりと知覚するに足るだけの知性は与えられている
第三次世界大戦はどう戦われるでしょうか わたしにはわかりません
しかし、第四次大戦ならわかります 石と棒を使って戦われることでしょう
人間の邪悪な心を変えるより、プルトニウムの性質を変えるほうがやさしい
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