宇宙人は相対性理論についてどう思うのか?宇宙に流れている時間の速さ、時空の歪み

  • 2020-01-16
  • 2020-01-17
  • 地球
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宇宙人は相対性理論についてどう思うのか?宇宙に流れている時間の速さ、時空の歪み
今回のリクエストは相対性理論についてです。アインシュタインが導き出したこの理論はとても有名ですよね。宇宙人さんがこの話を聞いたら、果たしてどのように思うのでしょうか?
以前、宇宙の時間についてお話を聞いた事があるので『過去・現在・未来はどのように存在しているのか?時間とアカシックレコードについてのお話』という記事も、ぜひご確認ください。
なお今回のお話は、物理学に無知な私と時間の概念が存在しない星に住んでいる宇宙人さんとのやり取りになりますので、何卒大目に見ていただければ幸いです。
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天才!アルベルト・アインシュタイン

相対性理論はなんとなく聞いた事がありましたが、実際にどのような内容なのかは詳しく把握していなかったので、質問に行く前に調べてみました。しかし……説明を読んでも分かりません(笑)難しすぎて私には理解できず頭を抱えていました。
その後も色々な説明を読んでみましたが結局理解できませんでした(笑)私の頭では無理なようです。メラムさんならきっと大丈夫だと信じて、相対性理論の要点をメモしてサヴィラジヌに向かいました。
メラムサフラ:お待ちしていました。オルアエルは違う星に行っていますので呼びますね。
幻朋:オルアエルさんは相変わらずお忙しいですね。
メラムサフラ:最近はずっと星を回っています。
幻朋:頑張っていてすごいですね!
(それから数分後、オルアエルさんが現れました。)
オルアエル:来たよ。今日は何の話?
幻朋:それがですね…相対性理論というすごく難しい話なんです(笑)過去最高に難しくて意味を理解できていません(笑)
オルアエル:じゃあダメじゃん。
幻朋:それなのでメラムさんに教えていただきたいです。アルベルト・アインシュタインという方が考えた理論です。
メラムサフラ:見てみます。
幻朋:この方も天才なのですが、ニコラ・テスラのように宇宙人から教えられていたのかどうかが気になります。
メラムサフラ:ありました。頭が良いみたいです。誰もこの人の言っている事が分からなかったようです。
幻朋:やはり天才だったんですね。地球人の方から、「宇宙人から見て相対性理論やひも理論をどう思うか、メラムさんの見解を聞きたいです」というリクエストをいただきました。これからその理論についてお話ししますので、メラムさんの考えを教えてください!

メラムサフラ:分かりました。

特殊相対性理論とは?

幻朋:まず先に確認ですが、時間の進み方は宇宙のどこへ行っても同じなんですよね?
メラムサフラ:そうです。
幻朋:分かりました。相対性理論とは特殊相対性理論と一般相対性理論の総称の事です。光の速さを基準に置き、場所によって時間の流れが変わったり、空間が歪んだりするという事を言うそうです。これらはアルベルト・アインシュタインにより導き出されましたが、当時は難しすぎて理解できる人はほぼいないと言われていたそうです。1905年に発表された特殊相対性理論は、慣性運動をする観測者が電磁気学的現象、力学的現象をどのように観測するかという物理学上の理論の事で、簡単に言うと重力を扱えない理論だそうです……。
メラムサフラ:何となく分かります。
幻朋:おぉ〜、やっぱりメラムさんは分かるんですね!
オルアエル:何言ってるか分からないよ。
幻朋:はい、私も全く分かりません(笑)この理論は何を説明しているのでしょうか?
メラムサフラ:相対性の元になるものを説明している。そう書いてあります。
幻朋:相対性の元…?
メラムサフラ:光についても書いてあります。
幻朋:そうですね!光の原理も出てきます。

一般相対性理論とは?

幻朋:アインシュタインは、1915年〜1916年にかけて一般相対性理論を発表しました。こちらは重力を扱える理論で、慣性力と重力を結び付ける等価原理のアイディアに基づいた物理学の原理だそうです。これもどういう意味か分かりますか?
メラムサフラ:簡単に言うと時空についてです。
オルアエル:簡単じゃないよ。何言ってるか分からないよ。
メラムサフラ:サヴィラジヌにも関わりのある事です。
幻朋:サヴィラジヌ人は空間移動をできなくなると生きていけないと言っていましたよね。カモラ神というサヴィラジヌの神様が時空を統括しているんですよね。
メラムサフラ:カモラ神が何でも知っていると思います。
幻朋:カモラ神は時空専門の神様なんですね。

光の進む速さについて

幻朋:光の速はどんな場所で測っても常に一定だそうです。これを光速度不変の原理と呼ぶそうです。相対性理論はこの考えを元にしています。
メラムサフラ:光は何の影響も受けません。重力や時間の影響を受けない事を言っていると思います。
幻朋:これは実際にそうなんですか?
メラムサフラ:光の進む速さは決まっています。変える事はできません。

動く速さによって時間の流れ方が変わるのか?

幻朋:時間は人によって流れ方が違うという考え方があります。自分が速く動けば動くほど、周囲に対する時間の流れが遅くなるそうです。動きが光の速さに近づくほど、周りから見るとほぼ止まっているように見えるという事ですが、これについてはどう思いますか?
メラムサフラ:動きが速ければ速いほど、周りの空間の速度が遅くなるように見えます。
幻朋:時間の流れが変わるのではなく、遅く見えているだけという事ですか?
メラムサフラ:だから動きが止まって見えるようになっているんじゃないかと思います。
オルアエル:よく分からないよ。
メラムサフラ:オルアエルが他の星に行く時にここから飛んで行きますよね?遠くに行けば行くほど遅くなります。
幻朋:それって飛行機みたいな感じでしょうか?飛行機はものすごい速さで飛んでいますが、空を見るとゆっくり進んでいるように見えます。でも、これはちょっと違いますかね?
メラムサフラ:これも相対性理論に当てはまると思います。

重い物の周りでは時間の流れが遅いのか?

幻朋:重い物の周囲では時間の流れが遅くなるそうです。重力によって時間の流れが遅くなようです。
メラムサフラ:遅くなっているように見えるんじゃないでしょうか。実際は時間のスピードは変わらないです。遅く見えるだけです。
幻朋:時計が遅くなってしまっているだけでしょうか?重力が時計に作用してスローになっているとか?なぜそうなるんだろう…。
メラムサフラ:時計がどうして遅くなるか分からないです。サヴィラジヌには時計がないので。

物が速く動くとなぜ縮むのか?

幻朋:物が速く動くほどその物は縮むそうです。これをローレンツ収縮と呼ぶそうです。
メラムサフラ:時空の歪みが発生しているからです。
幻朋:どうして歪むんですか?
メラムサフラ:時空の流れに対して、反した速度で動くと小さくなります。これは少し分かります。
幻朋:メラムさんはアインシュタインが言っている意味が分かるんですね。
メラムサフラ:分かります。空間の圧縮によるものが少し関わっていると思います。
幻朋:空間を圧縮するというのは、サヴィラジヌの建物の原理と同じですか?見た目は小さいけど、中に入るとすごく広い空間になっているあの現象です。
メラムサフラ:それとは違います。動いていないので。
幻朋:確かに!建物は動いていないですね(笑)すみません。

物が速く動くと質量が大きくなるのはなぜ?

幻朋:物は速く動くほど質量が大きくなっていくそうです。光の速さに近づくほど、物はとても重くなっていきます。これはどうして重くなるのでしょう?
メラムサフラ:重力も関わっていると思います。地球でも質量が大きいほど重いはずです。
オルアエル:メラムさんにしか分からないよ。
幻朋:………例えば窓にボールをゆっくり投げると割れないけど、すごいスピードで投げると割れるのに似ていますか?
メラムサフラ:物が速く動いているのでそれも言えます。
幻朋:スピードが増すほど圧がかかるとか?圧じゃないのかな。
メラムサフラ:一時的にその部分だけ時空の歪みが発生します。
幻朋:速くなると時空が歪んで重くなっていくんですか?
メラムサフラ:一時的に周りの時空を吸収して重くなっています。
幻朋:……難しいですね。学者さんがメラムさんと直接話せば分かり合えるかもしれません(笑)

質量が重い星の周りは空間が歪むのか?

幻朋:重い物の周囲では空間が歪むそうで、これは巨大な惑星やブラックホールの事を言うそうです。
メラムサフラ:ブラックホールは光を吸収すると聞いた事はありますが、詳しい仕組みが分かっていませんので…。
幻朋:確か危険だから調べられないんですよね。
幻朋:サヴィラジヌはかなり巨大な星ですが、周りの空間は歪んでいますか?
メラムサフラ:歪んでいないです。
幻朋:こんな風になっていないですか?
(「相対性理論 空間 歪み」で検索して出てきたイメージ図を見てもらいました。)
メラムサフラ:歪みません。目で確認する事はできません。

重くなるほどエネルギーが大きくなる

幻朋:重い物ほどエネルギーが大きいそうです。もっと分からなくなってきました(笑)
メラムサフラ:重さと質量が増えればエネルギーは大きくなります。重力によるものだと思います。
幻朋:重力が関係しているんですね?重い物を床に落とすと凹みますもんね。この例えも違うかもしれませんが(笑)ちょっと言葉だけでは分からないので、一緒に動画を見ていただけますか?

身近なもので相対性理論を考える

もはや私の説明ではどうにもならないと判断したので、相対性理論の現象を簡易的に説明している動画をメラムさん達にも見てもらう事にしました。動画だと分かりやすいので、皆様もぜひご確認ください。

飛行機の中にある時計と地上の時計がずれる現象

幻朋:動画を見てどう思いますでしょうか?地上に置いた時計と、世界一周をした飛行機の中に置いてあった時計を比べると、帰ってきた飛行機の中の時計が59ナノ秒遅れていたという結果もあるそうです。
メラムサフラ:時計の仕組みが分かりませんが、実際に流れる時間のスピードは一緒です。
幻朋:宇宙のどこでも時間の進み方は同じで、速く老化したり老化が遅くなったりする事もないんですよね?
メラムサフラ:それじゃ私達はおかしくなります。
オルアエル:じゃあ私だけ歳取らないの?
幻朋:そうなりますよね(笑)オルアエルさんなんて、いつも宇宙を飛び回っていますからね。しかもオルアエルさんの移動速度は光よりも速いですし(笑)一生若いままになってしまいますね。
メラムサフラ:それはないです。
幻朋:地球では光が一番速いのでしょうか?
メラムサフラ:そういう事になっているみたいです。
幻朋:光よりも速く移動できないと惑星間を行き来するのは無理ですよね。

観測する場所によって時間の流れは違うのか?

幻朋:電車の真ん中に電球を置いて、中で時計を観測する場合と外から見る実験です。光が天井に到達するまでの時間を比較しています。走っている電車を外側から見ている時は、光が真上ではなく斜め上に進むため、光が到達する時間が遅いです。
メラムサフラ:実際に進んでいるスピードは同じです。これは見えている距離もあると思います。
幻朋:目で見ると光が到達するまでの距離が伸びているように見えますね。観測する場所に関係なく、どういう場合でも同じ1秒が流れているんですね?個人的な考えなのですが、時計を乗り物に乗せて走らせているせいで時計が遅くなってしまうとかじゃないんでしょうか?(笑)時計自体に何か影響が出ているというか…。
メラムサフラ:時計がスピードに耐えきれなくて狂ってしまうというのもありそうですね。サヴィラジヌには時計がないのでイメージが難しいです。
オルアエル:これって何か役に立つの?
幻朋:それはすごい質問ですね!(笑)

GPSの仕組みについて

幻朋:地球にはGPSという機能があります。これは衛星に受信した時刻と通信にかかった時間から位置を割り出すというシステムです。衛星は地球の自転よりも速く回っているため、地球よりも時間はゆっくり進んでいる事になります。また衛星の重力は地球よりも弱くなるため時間は速く進みます。これらを計算して、衛星は地球の時計よりも38.6マイクロ秒遅くなっているそうです。
メラムサフラ:時間がずれるというのは地球独特のものなんでしょうか?私達は距離や場所は体で分かるので…。
幻朋:体にカーナビが付いているみたいな感じですね(笑)
メラムサフラ:地球と宇宙空間という中でやり取りしているからずれが出るんじゃないですかね?時計が絡むと難しい話ですね。
幻朋:時間や時計という概念は地球にはありますが、それがない惑星もありますもんね。
メラムサフラ:その理論は地球の中では使える事なんじゃないかと思います。
幻朋:現に時間の遅れなどを計算して位置情報などを割り出しているようですからね。相対性理論については、メラムさんの見解と同じものもあるけど時間についてはちょっと違う部分もあるかなという感じでしょうか?
メラムサフラ:サヴィラジヌと比較ができません。地球の中では成り立つ法則で、星によって違いは出ると思います。
幻朋:でも歳を取るスピードや時の流れは変わらないですね?
メラムサフラ:変わりません。どこでも同じです。
幻朋:分かりました!もう一つひも理論というのがあるのですが……調べてみたら超弦理論というものもあるみたいです。
メラムサフラ:探してみます。(数分後)………ひも理論や超弦理論という言葉が出てこないです。アインシュタインの理論なんですか?
オルアエル:ないんじゃないの?
メラムサフラ:もしかしたらあるかもしれないです。
幻朋:アインシュタインじゃないかもしれません。そして書いてあるのを読んでも全く理解できません(笑)メラムさんも情報を見つけられなかったようなので、今回は断念したいと思います…。
メラムサフラ:分からない部分が多かったです。すみません。
幻朋:質問する私自身が理解していなきゃいけないのに、全然分からなくて申し訳ないです。また別な質問をしに来ますね!最後に、サヴィラジヌ語では「嬉しい」という言葉はなんと言いますか?
メラムサフラ:喜びという意味で「エク」と言います。
幻朋:エクですか!サヴィラジヌ語を知りたいという方がいらっしゃるので、少しずつ収録していきたいと思います。では、今日もありがとうございました!
オルアエル:またね。
メラムサフラ:また来てください。

相対性理論についての宇宙人さんの見解は以上となります。あまりにも難題で上手く話を聞いてくる事ができず、大変申し訳ございませんでした。私の頭では厳しいようです…お許しいただければ幸いです。
こんなに難しい事を考えついたアインシュタインはやはり天才だなと思いました。物理学は非常に難解ですが、理論で物事を考えるというのもとても面白いですね!