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もののしくみ研究室

2016年02月26日 06:00  学び~理科

アインシュタインの宿題~相対性理論ってなにもの?

みんな、アインシュタインって知ってるよね。
世界的に有名な、物理学者だよ。
相対性理論(そうたいせいりろん)と呼ばれるものを考え出したんだ。

相対性理論というと、とても難しい感じがするけど、その通り、とても難しい。
でも、この相対性理論によってわかったことは、けっこう面白い。
今日は、その一部を、かんたんに紹介するね。


まずは、「光より速いものはない」ということ。

相対性理論によると、スピードがあがると、そのものは重くなるんだって。
つまり、走っているものは、止まっている時よりも重いということ。
そして、スピードをあげるたびに、どんどん重くなる。

光のスピードに近づこうと思ったら・・・重すぎて、とてもじゃないけどそんなスピードで走れない。
だから、人間には、光よりも速いものを作ることができない。

この理論によれば、みんなも、立っている時よりも走っている時の方が、体重が重いはず。
でも、ほんのほんのほんのちょっとのことなので、測ることはできないよ。


次に、「スピードを出して動いているものは、長さがちぢんで見える」ということ。

たとえば、みんなの目の前を、車が走り抜けたとしよう。
みんなが見ている「走っている車」は、「止まっている車」よりも、ちぢんで見えているはずだ。
だけど、ちぢむ長さは、ほんのほんのほんのちょっとなので、目でたしかめることはできないんだ。

これは、人間も一緒。
止まって立っている時よりも、走っている時のほうが、ちぢんで見える。
すごいスピードで走ると、スマートに見えるってことだね。
太り気味でそれが気になっている子は、すごいスピードで走ってみよう。
光に近いスピードになれば、けっこうスマートに見えるはず・・・って、そんなことできるわけがないよね。


次は、「重いものの周りでは、時間の流れがゆっくりになる」ということ。

宇宙にあるブラックホール。
大きさは小さい(小さいというよりも、ほぼ無いにひとしい)けれど、その重さははんぱではない。
ブラックホールのようにとても重たいものがよこにあると、そこでは時間がゆっくり流れる。

ぎゃくに言うと、重たいものから遠い場所では、時間は早く流れるということになる。
高い高い空の上。
地球の周りをくるくる回っている、人工衛星(じんこうえいせい)。
みんなのいる地上よりも、重たい地球からはなれている。
人工衛星では、地上にくらべて、時間が早く流れてしまう。
だから、ちょくちょく時計の時間を、地上の時間に合わせているんだ。

みんなも、横に重たいものを置いてみよう。
すると、時間がゆっくりになるはずだ。
でも、ゆっくりになるのは、ほんのほんのほんのちょっとのことなので、それを感じ取ることはできないよ。


さいごに、「重たいものがあると、空間がゆがむ」ということ。

ブラックホールのように、とてつもなく重たいものがあると、その周りの空間は、ぐにゃっとゆがむ。
空間がゆがむので、そこを通り抜けようとするものもゆがんでしまう。

もしも、みんながブラックホールの横を走り抜けようとすると・・・
みんなの体は、ぐにゃってゆがんじゃう。
光でさえも、ゆがんじゃう。


むずかしいけど、なんか面白そうな相対性理論。
そんな相対性理論をあみだしたアインシュタインが、100年前に「これ、あるはずだよ!」と予言したものがある。

予言はしたけど、じっさいにそれを見ることがむずかしい。
この100年間、それを見た人はだれもいなかった。

そして、ついに。
この2月、アメリカの研究チームが、それを見ることに、成功したらしい。

『重力波 未知の窓開く』 朝日新聞

重力波(じゅうりょくは)だって。
いったい、何もの?
まずは、名まえから、想像してみてね。
続きは、次回。

写真は、ウィキペディアより。
重たい地球が周りの空間をゆがめている。





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