『相対性理論』
第7回
＜一般相対性理論における重力とは？＞
一般相対性理論にとって重要な『重力』について説明します。
●一般相対性理論で言う「等価原理」
（A）体重計で体重を計れば、何kgという重さが分かります。重さというものを感じなくても、数値でその存在を知ることができます。いわゆる地球に引っ張られる力です。
（B）エレベーターが上昇を始めた瞬間や、電車が急に加速する時、ググッと反対方向に押し付けられるような感じもします。 スペースシャトルの打ち上げ時に、「Ｇ（ジー）がかかる」と言いますが、 これは、重力の単位で重力が強くなる（ように感じる）＝体が重くなった（ように感じる）、と言う意味です。
ではこの時、このA、B２つの重力を区別する事は出来るでしょうか？
結論から言うと、出来ません。
一般相対性理論で言う「等価原理」とは、この「重力による重さ」と「加速による重さ」の２つが同じだ、区別できないということなのです。
何故ならば、どちらの場合も、人間が体に感じる重さは全く同じだからです。
この２つの重力。 感覚的には全く同じ物ですが、正確には（物理学的には？）全く違う物です。 ところがアインシュタインは、 「実際に区別が出来ないのだから、いっその事同じ物って事にしてしまえ！」と言う考えたのです。
ちなみに、何故加速すると「重さ」を感じるかと言うと、これは「慣性（かんせい）の法則」と言う法則で説明する事が出来ます。
●「慣性の法則」とは、
「止まっている物体や、同じ速さで動いている物体には、そのままでいたがる性質がある」 と言う法則です（このそのままでいたいという性質の事を「慣性」と言います）。
つまり、その場で止まっている物体は、周りから触られない限りずっと止まっているし、 ずっと転がっているボールは、誰も止めようとしなければ永遠に転がり続ける、と言うことです。
そして、止まっている物体を動かそうとした場合、あるいは、ずっと動いている物体を止めようとした場合、この「慣性」に逆らう事になります。
その時の「抵抗」…つまり、外から突然加えられた力に対し、「動くものか」「止まるものか」 と物体が働くため、それが「重さ」として感じられるのです。
ですから、地球のいわゆる「重力」と、加速による「重さ」は、まるで別物なものなのです。
●そもそも重力の正体って何？
物を持ち上げるときはもちろん、ジャンプしてみて地面に引き寄せられてしまうこと、これらは、すべて重力が原因です。
しかし、この重力って何なのでしょう？
磁石のような力なのか？それとも地球が回転していることに関係しているのか？人々はこの重力を体で感じてはいましたが、その正体が何なのかはわかりませんでした。
しかし、アインシュタインは、この重力の正体を「空間のゆがみ」がもたらす現象であると考えました。アインシュタインの相対性理論によれば、時間と空間はまるでゴムのように伸び縮みするということなのです。
トランポリンをイメージしてみてください。そのトランポリンの上にボールを乗せます。やわらかいゴムの上にボールを置いたとします。するとトランポリンは凹みます。これが歪みです。次に、もう一つボールをトラッポリンの上に乗せてみます。すると、ボールはくっつくようにして接近していきます。アインシュタインは、このようなボールとボールのくっつきこそが私たちが重力（万有引力）だとみなしているものであると考えたのでした。
この結果、次のような現象が起こります。
重力のおかげで、空間も時間すらも歪んでしまうのです。
アンシュタインは、物質があるとその周囲の時空は歪むとしています。
星のような桁外れの重さの物質にならない限りは、歪みによる影響はあらわれてきません。
しかし、本当に物質による空間・時間の歪みなんてものがあるのでしょうか？
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次回は 第8回「一般相対性理論の結論」
（担当P）
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