折角ですし、当ブログ最後のやりのこし？である物理シリーズも片付けてしまいましょう。。
(※ただし本来あるべき姿の四半分を、四分一量で)
順番が無茶苦茶だという正論を華麗にスルーし、
まずは特殊相対性理論の簡潔なイメージ作りから。
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「距離」が何故ピタゴラスの定理を使って測れるのか私には昔から不思議だったのですが、
これは「そうなるようにユークリッド座標系を作った」と素朴に考えておけばいいです。
(斜交とか球とか円柱とかロバチェフスキーとかいった他の座標系では全く異なってきます)
特殊相対論では「(動いてる)自分に流れる時間」と
「世界標準時(的な何か)」を区別する必要があり…
それさえ出来れば８割方は理解したようなもの！
具体的にはどう考えればいいかというと、よくある３次元空間に「未来方向」を付加します。
…それだけです。マジです。１秒経過すると上図で３億メートル下に流されている感じです。
ただひとつ重大な注意点がありまして…この時間軸はあくまで「自分に流れる時間」なので、
複数の物体を並べるとズレまくり何が何やらわからなくなります。。致命的欠陥ですね(笑)
じゃあ世の中で実際に流れている時間はどれかというと…矢印そのものの長さに相当します。
(３億メートルぶんの矢印を引けば周囲で１秒経つ。※厳密には光速は c=299 792 458 m/sec)
まあ一般人は普通そんな亜光速で走り回ったりしないためこれら二種類の時間はほぼ等しく、
両者をごちゃ混ぜにしたまま今日もせっせと光の速さで明日へダッシュし続けるのでした。
例えばふたつの物体(例えば地球と宇宙戦艦)が一旦ものすごく離れてから合流する時など、
どちらが高速で動いた側なのか断言できなくなる「双子のパラドックス」状態に陥りますが…
窓の閉まった電車に乗っていても発車／停車／カーブといった加速は体感できるのと同じく、
(宇宙一周するか時空を折り曲げない限り)必ず一方が加速を要するため対称性は破れます。
あとこれは一般相対論のお話になりますが、強い重力場の下では時間の流れが更に遅れます。
…短いながらも色々と素晴らしいＯＶＡです。(もちろん「ガンバスター」の方ですよ！)
「百年待ってて」などの無茶な要求に応じる際は、冷凍睡眠よりも高速移動がお薦めです。。
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時間が二種類あることに注意して力学を見直すと、
根本原理だったはずの質量・運動量・エネルギーの保存則も書き換える必要が生じてきます。
…運動量の正体は空間方向に延びた静止質量の影、
エネルギーは(標準)時間方向に延びた影なのです。
かの有名な「E = mc^2」も、そこから導かれます。(あくまで静止時の値であることに注意！)
いずれも速度を増すにつれ上方修正を受けるため
「亜光速で動く物体は質量が増す」という謎に満ちた説明がなされていることが多いものの…
実際は影が延びているだけで質量自体は一定です。
ところで光(というか電磁波全般)が何故に理論上世界最速で動けているのかといいますと、
自分に流れる時間ゼロで走り続けているからです。
「俺たちに未来は要らねぇ(ｷﾘｯ」って感じ？です。
…だからもちろん静止質量もゼロ。まあ止まった光なんて誰も見たことありませんけれども。
しかしこのような変わった子でもちゃんとエネルギーや運動量は持っているものらしく、
太陽の光や電子レンジの電波や核の炎を浴びればぽかぽかします。(そしてそのうち死にます)
その基準となるのが振動数(或いは波長)で…波長が短く高速振動している波ほど強いのです。
あと、もちろん光量子の個数が多いほどエネルギーが多くなります。量子の話はまた次回に。
p.s.
複数の物体を同時に考えるには、虚数を使いｔとｗを反転したミンコフスキー時空が便利で、
物理屋さんは基本これを使います。(今回の説明に用いた図は不便すぎてあまり役立ちません)
…ただいきなりそこから入ると計量の概念が非常にとっつきにくい代物になってしまうため、
クッション的なものとしてこの記事を作りました。
[1st Night]