世界一周すると59ナノ秒タイムスリップする!相対性理論を理解しよう!

世界一周すると59ナノ秒タイムスリップする!相対性理論を理解しよう!

 

アインシュタインの相対性理論をご存知だろうか。時間は相対的なもので絶対的なものではないとされた理論である。この相対性理論をベースにある物理学者が面白い実験を行っていて、興味深い結果が出ているので紹介したい。

その実験と結果の内容は、「地上に置いた時計」と「世界一周している飛行機の中に置いた時計」を比べたところ、世界一周から帰ってきた飛行機の中の時計の方が59ナノ秒(0.000000059秒、ナノ=10億分の1)遅れていたのだ。

なんとも面白い実験結果だ。これは世界一周をしたことのある誰にでも当てはまる実験結果で、事実上世界一周を経験した者は時間が少し遅れている。この実験内容を相対性理論を元に深堀していきたい。

 

子供でも分かるように相対性理論を解説!

学生の頃に誰もがふれたアインシュタインの相対性理論。名前からして難しい印象があるし、実際に内容は難しいのでどういったものか知らない人が多いだろう。全てを理解するには下記記事で紹介した本をお勧めします。

宇宙の基礎知識を習得するには本書で決まり【ビッグクエスチョンズ 宇宙 – スチュアート・クラーク】
宇宙に関する基礎知識を体系的に学ぶのであれば本書をお勧めする。私は最近、宇宙・生物に関する本を中心に読んでいるが、まず本書を読んで基礎知識を固めておけばよかったと後悔している。ケプラー・ニュートン・アインシュタインの宇宙学・物理学への貢献、ビッグクエスチョンに答えながら宇宙への理解を深めていける。

ここでは、文字が読めれば子供でも理解出来るように、相対性理論を解説していきます。深い内容まで理解するには、物理学の基本を学ばないといけないので、相対性理論とはこういったものなんだよ、というざっくりした内容だけ理解してください。

1905年にアインシュタインが提言した相対性理論は、実は一般相対性理論と特殊相対性理論に分かれている。特殊相対性理論から解説した方が理解しやすいので、まずは特殊相対性理論から解説していきます。分かりやすく誇張した表現を使ってますが、実際はブラックホールやとてつもなく大きな星が対象です。

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時間の流れは一定ではない(特殊相対性理論)

速く動くと重くなる

時間の流れと光の速さは密接に関係しているので、まずは光の速さについて解説します。この世の中には光よりも速く動ける物体は存在しません。光の速さはなんと1秒間で地球を7周半するほど。なので、これから何百年と科学技術が向上したとしても光の速さを超えるものは作り出せません。

これは動いているものには重さが加わるということを前提にしています。家でゴロゴロネットしている時よりも、走っている時の方が体重は重くなります。飛行機は止まっている時よりも、飛行をしている時の方が重くなります。速くなるにつれ重くなる性質があるので、光の速さは重さに堪えられる限界の速度です。だから光の速さを超えるものは存在しません。

  • 家でゴロゴロネットしている時よりも、走っている時の方が体重は重くなる
  • 家でゴロゴロネットしている時よりも、営業している時の方が体重は重くなる

     

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    速く動くと時間が遅くなる

    先ほど家でゴロゴロしている時よりも、走っている時の方が体重は重くなると説明しました。実は重さだけでなく、後者の方が時間が遅くなっています。これも速ければ速いほど、時間の流れは遅くなります。自転車よりも車、車よりも飛行機の方が時間の流れは遅いです。

  • 家でゴロゴロネットしている時よりも、走っている時の方が時間が遅くなる
  • 家でゴロゴロネットしている時よりも、営業している時の方が時間が遅くなる
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    重いものは時間が遅く流れる(一般相対性理論)

    特殊相対性理論よりも一般相対性理論の方が内容は難しいです。簡単に説明すると重いものの近くでは時間が遅く流れます。なので、赤ちゃんは時間が早く流れ、大人は時間が遅く流れます。これも重ければ重いほど、時間の流れは遅くなります。

  • 小柄な子と話している時よりも、太った人と話しいる方が時間が遅く流れる
  • 小柄な子と話している時よりも、相撲取りと話しいる方が時間が遅く流れる
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    世界一周すると59ナノ秒(0.000000059秒)タイムスリップする!

    解説した相対性理論をベースに世界一周について考えてみましょう、前述したベースが分かっていれば理解できるはずです。家でゴロゴロネットしている人と飛行機で世界一周をしている人を比べてみました。家でゴロゴロネットしている人=家ゴロ、飛行機で世界一周をしている人=世界一周旅人と略してます。

  • 家ゴロよりも世界一周旅人の方が速く動いている
  • 家ゴロよりも世界一周旅人の方が体重が重くなる
  • 家ゴロよりも世界一周旅人の方が時間が遅くなる
  •  
    上記より地上にいる人よりも、飛行機に搭乗して世界一周をしている人の方が、時間が少し遅れていることが分かるはずです。これを実証しようと、リチャード・キーティング、ジョー・ハーフェルという二人が実際に実験しました。すると、地上にいるよりも世界一周をしている人の方が、59ナノ秒(0.000000059秒、ナノ=10億分の1)遅れていることが実証されました。

    タイムスリップを題材にしている映画「バック・トゥ・ザ・フューチャー」もこの理論にのっとってできています。相対性理論を理解した上で見てみると、ちょっと違った視点で面白いかもしれません。他にもタイムスリップを題材にしている映画は多くありますが、特に邦画で有名なのが時をかける少女でしょう。

    本記事を読んだあなたは、タイムスリップを題材にした映画を楽しめるはずです。下記の記事で紹介している期間限定のキャンペーンを利用すれば、どの映画も無料で見放題ですよ!

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    シビル

    実際に私も世界一周しているので、地上にいる人よりも59ナノ秒(0.000000059秒、ナノ=10億分の1)遅れているということです。とても体感できる時間ではないですが、それを知っているだけでもなんだがワクワクしますね。他にも世界一周について斜め切りした記事がありますので、旅行に興味がある方は是非、読んでみてください。

    変化しながら平衡を保つ動的平衡から考える世界一周
    世界一周を旅や人生などから考えるのではなく、生物学的な観点で捉えてみたい。動的平衡は生物学・物理学の専門用語ではあるが、哲学的な内容も孕んでいるので面白い。他にない着想で世界一周を捉えているので、世界一周に興味がある人、旅に興味がある人は是非読んでみて欲しい。
    世界一周なう!
    このページに世界一周の動向をまとめていきます。経路や写真、記事などを随時アップしていくのでお楽しみに!

     
     







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