相対性理論と聞いたことがある人は多いと思いますが、詳しい内容まで知っている人はあまりいないでしょう。わかりやすく大事なところだけを抑えて紹介します。
相対性理論とは？
相対性理論って？何だっけ？
って人も多いでしょう！
相対性理論はアインシュタインが考えた有名なやつです。
アインシュタインが発表した1905年にも難しくしすぎて、理解できたのが数人しかいなかったそうです。
しかし、わたしがなんとなーくわかった気がするように紹介します！
【物理学】光の速度がどうやって測定したの？を読んでからこの記事を読むとわかりやすいと思います。
映画で学ぶ相対性理論
世界で一番想像しやすいようにまずは映画を例えにしてみましょう。
この映画は知っていますよね？
- 猿の惑星
猿の惑星は、宇宙へ数年旅行へ行って、地球へ帰ってきたら2000年後の猿の支配する地球だったっていう話です。(数作シリーズがあります)
これは相対性理論の説明にすごいわかりやすいんです。
なぜ数年のつもりだったのが、帰ってきたら2000年後だったのか？
相対性理論は「光の速さに近づくほど時間の経ちは遅い」とされています。
つまり宇宙船は光に近い高速で移動していたので、数年のつもりが2000年後になっていたんですね。
すごい簡単に言います！相対性理論は、移動している物体の時間は遅くなるってことです！
これを覚えておいてください！
相対性理論は2種類ある
相対性理論ですら意味不明なのに、2種類って何を言ってるの？
と思うかもしれませんが、ここは難しいので「そうなんだ！」ってくらいに考えてくれて構いまいません。
「特殊相対性理論」と「一般相対性理論」の両方を合わせて「相対性理論」って呼んでいるんです。
下の画像の通り、一般相対性理論の中に特殊相対性理論が入っているんです。
わかりやすく言うと、数学の中に「足し算」「割り算」があるって感じです。
数学全体だと難しいけど、「足し算」「割り算」ならわかりますよね！
一般相対理論は、後から付け足されたものなので難しくなっているんです。
だから特殊相対性理論の方が簡単なんですよね！
簡単と言っても当時理解できた人は数人しかいないよ！
光の速さに近づくと時間が遅くなることの証明
光の動きはこんな風になるんです！
っていう画像を作りました。
いま自分の部屋にいると仮定してみてください。
真ん中に電気があって、付けると天井まで光が1分で届くとします。
※画像は1秒と1分を書き間違えてしまったので1分の設定で紹介します(笑)
今度は自分部屋ではなく、早く動く宇宙船に乗ってみたと仮定してください。
相対性理論で説明した「移動している物体の時間は遅くなる」を当てはめてみましょう！
そうすると宇宙船では、光が天井に届くまで1分では足りないんです。たぶん下の画像だと3分くらい必要？笑
まとめると光の見え方は、移動速度により違うことがわかりましたね。
光が横に行くことを、身近なものに例えて紹介します。
車が早く動くことによって、雨が早く動いているように見えますよね。
もっとわかりやすく！
動くと時間の流れは遅くなる！
これだけです！
実際にジェット機と、地上では時間にずれがあります。
相対性理論=動くと時間の流れが遅くなる
でもそんなこと言ったら速度でみんな時間が違くなっちゃうじゃん！
ってことでアインシュタインは「光は全部同じ速度！」と定義しているんです。
早く動いても、遅く動いても、止まっていても「光の速度は同じ」「時間の進みは一緒」ってことです。
これを光速速度不変の原理と言います。
ドラえもんの道具「バイバイン」の秘密もこの原理なら説明できるかもしれません。物理学的に解説してるので、絶対面白いと思います。
相対性理論のすごいわかりやすい本
ポチップ
いくつか本を読んできましたが、上記の『難しい数式はまったくわかりませんが、相対性理論を教えてください!』が圧倒的にわかりやすいです。
著者は有名な塾の先生でもあるので、教えるのがめちゃくちゃうまいです！Amazonの評価もすごい高いので間違いなくオススメです。
身近に相対性理論は活躍している
気付いていないだけで、相対性理論は身近に使われているんです。
それは「GPS」です。
GPSを測定している衛星は、秒速4kmで地球を回っているんです。
先ほどの「光の速度は同じ」「時間の進みは同じ」の理論を使わないとすごいズレまくるんです。
早く動くと時間が遅れてしまいますから…
光速速度不変の原理です。
GPSのマップとかは1日10キロ以上ズレちゃいます。
相対性理論をもっともっとわかりやすく
アインシュタインはこんな言葉を残しています。
『熱いストーブの上に1分間手を当ててみてください。まるで1時間くらいに感じられるでしょう。
しかし、可愛い女性と一緒に1時間座っているとどうですか？まるで1分間くらいにしか感じられない。それが相対性です』
ミィ的な相対性の解釈
つまり、
『つまらないブログを読むと10分読むと辛く長く感じますよね？しかし、ミィのブログを読んでいると10分があっという間に感じませんか？それが相対性ってことです』
時と場合によっては、時間の進み方が違うんです！笑
これはジョークです。この記事は、相対性理論がイメージで理解できるようにたくさん省略して書いてます。