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わかったような気はするのだが……

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 K先生の講義。

 今度は忘れないで行けた。(^^;

 100年前の1905年は、アインシュタインの偉大な3つの革命的な(そしてお互いにほとんど関係のない)論文「ブラウン運動」「光量子仮説」「特殊相対性理論」を発表した年なんだそうで。

 凄いね。

 大学を卒業したアインシュタインは教員にも採用されず、特許局で働きながらこれらの論文を書いたとか。

 凄いね。
世界物理年

 その「奇跡の年」を記念して、ちょうど100年目の今年は「世界物理年」なんですよ。知ってた? 私ゃ知らんかったよ。

 で、K先生の講義は世界物理年の「勝手に協賛企画」。(^^)

 最終回の今回は「特殊相対性理論」。

 特殊相対性理論自体は高校生でも理解が可能で(というか、少なくとも文系に進む学生にとってはこういう好奇心を持つのはその年頃くらいしかないような気もするな……)、たまに友人とこのテの話、例えば「宇宙船に乗って高速で異星へ行き、帰ってきた双子の1人は、地球に残ったもう1人の双子より若いのか」だの「巨大な電光掲示板があったとして、○○すれば(忘れた)電光掲示板の文字は高速より速く移動する。ええんか?」だの、ブルーバックスで得た知識を動員して話に花を咲かせたものだった。

 しかし結局それ以降はあんまりそういうことに頭を使う機会もなくなって、久しぶりにこういう話を聞いたわけ。

 楽しいねえ。(^^)

 特に、高校時代にどうしてもわからんかった(納得のいく説明をしてくれる友人がいなかった)お話の答えが聞けたのは、とてもよかった。

 その話というのは、上に書いた、「宇宙船に乗って高速で異星へ行き、帰ってきた双子の1人は、地球に残ったもう1人の双子より若いのか」というやつ。「双子のパラドックス」というのだそうだ。

 「相対性理論」の「相対」というのは、相手と自分を平等に見るって話でして(大ざっぱだな)。
 例えば駅のホームで立っているAさんと、その駅を通過する電車に乗っているBさん。Aさんから見れば、自分は止まっていてBさんが動いている(ように見える)。
 しかしBさんの立場から見れば、動いているのはAさん(と駅のホーム)の方だと。
 これはどっちの見方をしても正解で、破綻はない。
 実際、Aさんは目の前を電車が通らなければ(まあ通らなくてもそうだろうけど)、自分が止まっているかどうかなんて意識しないし、Bさんも、もしも電車の窓が全部閉められていて外が見えなければ、自分が動いてるかどうかは判らない。
 Aさんのいる駅のホームでは、Aさんが止まっていると考えて問題のない物理現象が起きる(例えばボールを落とせば真下に落ちるし、投げれば放物線を描く)し、Bさんのいる電車の中でも、やぱりボールを落とせば真下に落ちるし、投げれば放物線を描く。Bさんの落としたボールをAさん見れば、ボールは真横に投げられたように見えるし、BさんがAさんの落としたボールを見ても、やぱりボールは真横に投げられたように見える。
 つまり、AさんとBさんの立場は平等であって、どちらを止まっていると見ても問題はないわけだ。
(ただしこれは等速運動であることが必要で、もしも電車がブレーキをかけたり加速したりすればBさんは自分が移動していることに気づくことになる)

 ↑時間がないのでうまく説明できないのは申し訳ない。
 まあ御存知でしょということで、ひとつ。

 で、「双子のパラドックス」。

 「宇宙船に乗って高速で異星へ行って帰ってきた双子の1人(Xさんとしましょ)は、地球で待っていたもう1人の双子(Yさん)より若いのか?」

 これは、「速度が光速に近づけば近づくほど(=速くなれば速くなるほど)、そこでの時間の進み方は遅くなる」という相対論のお話を前提にしている。これは「光速度不変の原則」さえ受け入れてしまえば、必然的に出てくる。(はずだよな?)

 高校の友人達は、「Xさんの方が若い」(宇宙船の中では地球よりも時間が遅く進む)と言うわけだ。

 私も最初はそうだと思っていた。

 しかしよくよく考えれば、これはXさんの立場から見た事実に過ぎないのではないか、と思うようになった。
 宇宙船に乗ったXさんから見れば、止まっているのは自分たちの方で、地球とYさんが凄い勢いで飛び去って行くように見えるだろうと。

 とすれば、Xさんからすれば、再会したときに若い(時間が遅く過ぎた)のは地球にいたYさんの方ではないのか。

 で、両方から見てそう(相手の方が若い)なんだとすれば、ほんとのところ、再会すれば実は2人とも同じ年齢だったりするんじゃないの? と考えたわけですよ。私は。

 で、そう考えたあたりで私の高校時代(相対論に興味を持った時代)は終わり、今までこの疑問はこの結論のまま放置されてきた。

 ところが本日、その疑問が氷解した。
 そうではなかったのだなぁ。

 ミソは、Xさんが異星へ「行って帰ってきた」ってところ。

 「行って帰ってくる」ってのは、つまり方向転換を伴うわけですな。
 その時、減速したり、あるいは方向転換すれば遠心力がかかる。

 これは宇宙船のXさんだけが感じる「力」で、地球のYさんは感じることがない。

 つまり、XさんとYさんは平等な立場ではないのだ。(@_@)

 ……てことはやっぱり、宇宙線に乗って帰ってきたXさんの方が、地球で待ってたYさんよりも若いわけですよ。再会の時には。

 あああそうだったのね、と。

 うーん、説明下手で申し訳ないねえ。

 まあ勘弁してくれ。

 推敲してる時間もなく。m(_ _)m

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このページは、hietaroが2005年11月18日 03:04に書いたブログ記事です。

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