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相対性理論はすでに古典?アインシュタインの憂鬱。

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2013.06.27

昔は「難解」の代名詞だった、アインシュタインの相対性理論。

スイスの特許庁の職員だった頃に、特許出願書類を処理しながら、ある物理理論を考えていた。そして、たどり着いたのが、「何物も光より早く進む存在はない」ということだ。

さて2013年4月26発の報道で、中性子星の周りを、白色矮星が、どんでもない速度で回っている、そんな概要だが、そこでも一般相対性理論は健在だ、という話だ。

実は、相対論がブラックホールの中は、対応出来そうもないんです。入るまでは相対論なんですが、中ですね問題は。というわけで、珍しく、アインシュタインの名と、相対性理論の名が懐かしい感じでした。

さらに考えていくと「光速度は観測者に寄らない」ということになる。これが曲者で、いまいち分からない話なんです。

例えば、クルマが100キロで走っていて、乗っている阪神の藤浪が150キロでボールを投げれば、空気抵抗は無視すると、脇で観測すれば250キロになる。100+150ですよね、それが普通。

または新幹線が並んで走れば、200キロでも止まって見える。しかし交差すると、お互い400キロに見えるよね。激しいスピードで、窓が揺れて、ゴーーーとかいって、ちょっとコワイです。

ところが、ものすごい速いクルマに乗って、懐中電灯で照らせば、乗っている人はその光を測れば光速だ。このクルマを端で見ている人も、懐中電灯の光は光速に見える。

え?だよね、今までの話では、普通なら光速+クルマの速度、になるはずだけど、どんなに頑張っても、頑張って速く走ろうとも、誰がどこで観測しても、光速度は一定なんだよね。もちろん光の速度で走ることは不可能だけど。

光に近い速度の現象は一杯あるので、イロイロな現象が起こる。たとえば、地球に降り注ぐある粒子は、寿命が短いのだけれど、でも光の速度にひたすら近いので、本来は上空で消滅してしまうはずなのに、なんと地上で観測できる。粒子は、いつも通りの寿命だが、観測者の人間には、粒子の寿命が延びてるように見える。

ここで2人の言い分を聞いてみよう。

人間は「時間が延びたように見えた」
粒子は「距離が縮んで見えた」

どちらの言い分も正しい、それが「相対性」の理論。お互い様、それがアインシュタインの、言いたかったことなんです。

この時間と空間を記述したのが、特殊相対性理論だ。「特殊」はスペシャルではない、ある理論がまだなので、一応この条件でまとめた理論。そのある理論は、重力だ。

アインシュタインが、新しい重力の考え方をまとめるのは、さらに10年後になる。その一般相対性理論を提唱したアインシュタインは、まったく時の人で、有名俳優やミュージシャンと同じレベルにあつかわれた。みんなアインシュタインが次は何を考えているのか、知りたがった。しかし彼は、当時知られた電磁気力と重力の統合を考えていた。

しかし今や、数学ではトポロジー、物理では量子力学の世界。量子力学は、小さな小さな粒子の運動を考える理論で、その記述は、まあ確率でしかない。粒子はある場所に見えるかも、こちらで見えるかも、同時に見えるかも・・・・。

では実生活で考えてみよう。あなたは自宅にいるかも知れないし、電車の中かも、会社かもしれない。その全部同時に3カ所にいるかもしれない。朝起きると、9時?、15時?

どうです? 素粒子の世界では、時間の概念はなく、起こるべき事は確率で起きます。起こる可能性のあるモノだったら、全て起こるんです。

確率でしかない世界に、当時のアインシュタインは心底なじめなかった。「神はサイコロを振らない」と言ったが、粒子レベルの世界では、アインシュタインではなく量子力学が正確な結果を出した。

アインシュタインは、当時すでに時代遅れになってしまったんです。彼は、ある研究に没頭して、新しい論文などは、読むのを止めてしまったようです。

ちょっと前ですが、アインシュタインは、ビッグバン理論にも納得していませんでした。宇宙は、未来永劫変わらなくて、大きな変動があっても、宇宙はずっとあった、ということです。

実は、アインシュタインの名を世に知らしめた相対性理論から導き出した宇宙方程式があります。それがビックバンを予言しています。そこで、アインシュタインは、宇宙定数という数式を、方程式の中に無理矢理導入しました。これによって宇宙は定常となり、普遍の宇宙を作り出したのだ。ところが数年後、一世一代の誤りと言って、撤回した。

しかしこの斥力を表す力が、最近物理では話題になっている。ダークエネルギーといわれ、アインシュタインの宇宙定数と同じ内容で、一気に宇宙定数が脚光を浴びるようになった。

それでも、今では、だいたい、とかおおむねとか、そんなあいまいな物理と数学の世界です。アインシュタインが活躍した時代からすでに隔世の時代の学問へと様変わりしている。

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