天空の果実・「みるみる理解できる相対性理論」Newton 別冊

本書より引用

絶対座標と絶対時間

空間にも時間にも「絶対」などない

アインシュタインはエーテルの存在を疑いました。そして、エーテルと深い関係をもつ「絶対座標（絶対空間）」という

当時の常識だった考えにも疑問をもちます。

絶対座標を考えたのは、ニュートンです。ニュートンは、宇宙のどこかに完全に停止している座標が存在すると

考えました。これが「絶対座標」です。絶対座標は、あらゆる物体の運動を考える時の基準となるものです。絶対

座標から見た物体の速さこそが、物体の真の速さと考えられました。

そして前ページまでに見た光を伝えるエーテルは、絶対座標に対して止まっていると考えられました。つまり、

当時は、絶対座標に対して止まっている人にだけ、光は秒速30万キロメートルに見え、絶対座標に対して動いて

いる人からは、光速は秒速30万キロメートルより速くなったり遅くなったりして見える、と考えられたわけです。

しかしアインシュタインはこの絶対座標の存在を否定してしまいます！　宇宙に「基準」となる座標がないとなると、

私たちはいったい何を基準にして光や物体の運動を考えればよいのでしょうか？

一方、絶対座標と対になる言葉で「絶対時間」というものがあります。「絶対時間」とは、宇宙のいたるところで

同じテンポで流れる時間のことです。これもニュートンが考えました。時間をはかる場所が動いていようが、重力

がはたらいていようが関係ありません。ニュートンは、時間とは何ものにも影響されずにひたすら同じテンポで

流れるものだ、と考えたのです。しかし、この絶対時間についてもアインシュタインは否定するのです。

時間の流れが遅くなる②

光速に近づくほど時間は遅れる！

今度は月面の観測者Bの立場で考えましょう。宇宙船内の光時計の光源から光が出て、上の鏡に光が達する

までに宇宙船は右に進んでいるので、光は斜めに進むように見えるはずです。また「光速度不変の原理」による

と、光は秒速30万キロメートルで進んでいるはずです。

ここで重要なのは、光時計の高さよりも、明らかに斜めの軌跡が長いということです。月面の光時計の光も同じ

速さで進みますから、月面の光時計の光が上の鏡に到達し、1秒の時をきざんだ瞬間には、月面から見て宇宙船

内の光時計の光は上の鏡に達しておらず、遅れて上野鏡に達するはずです。上の鏡に達する時が宇宙船に

おける1秒なので、月面の観測者Bからすれば、宇宙船の1秒は月面の1秒よりも長いことになります。つまり、

月面の観測者から見ると、宇宙船内の時間は遅れていることになります。

非常に奇妙な結論ですが、相対性原理と光速度不変の原理から自然にみちびかれます。この二つの原理が

成り立つように、宇宙が時間の流れを遅くすることでつじつまを合わせている、といってもよいかもしれません。

宇宙船の速さが光速に近づくほど、時間の流れ時間の流れはどんどん遅くなっていきます。どのくらい宇宙船内

の時間が遅くなるかは、「三平方の定理」から求められます。くわしく知りたい方はイラスト３とその解説をご覧くだ

だい。

ところで宇宙船から月面を見ると、動いているのは月の方です。それなら宇宙船の観測者Aからすると時間が

遅れるのはむしろ・・・？　次ページでは同じ状況を、宇宙船から見て考えましょう。

質量が増大する②

光速に近づくと物の質量が増大する

止まった電子にエネルギーEをあたえて光速の86.6％まで加速できたとしましょう。特殊相対性理論によると、

さらに同じエネルギーEを加えても、光速の7.7％しか加速できません。さらにエネルギーEをあたえていっても

加速量は光速の2.5％、1.2％と減りつづけ、電子は光速に到達できないのです。

さて、加速に使われなかったエネルギーはいったいどこに消えたのでしょうか？　加速する量は、加える力が

大きいほど大きく、質量が大きいほど小さくなります。上の例で、エネルギーをつぎこむことは、電子に力を加え

つづけることに相当します。どうやら、力に加えているのに、たいして加速しないのは、「質量が増えて、力の効果

を打ち消しているから」と考えるしかなさそうです。結局、

特殊相対性理論によると、物体は光速に近づくほど加速しにくくなる、すなわち「質量が増える」という結論になり

ます！　光速に近づけば近づくほど、質量は無限大への増えていくのです。

質量の増大とは何を意味するのでしょう？　「無」から、何かが生まれるのでしょうか？そうではありません。

次の100ページでは「質量」とはそもそも何か？」を考えます。

重力への挑戦①

ニュートンの万有引力の法則には欠陥がある！？

アインシュタイン以前、重力はニュートンの「万有引力の法則」によって説明されてきました。この法則は「すべて

の物体はその質量と距離に応じた大きさの万有引力で引き合う」というものです。さて、アインシュタインの特殊

相対性理論によれば、速さの上限は光速の秒速30万キロメートルです。しかし、「万有引力はどんなに距離が

はなれていても一瞬で伝わる」と考えられてきました。一瞬で伝わる万有引力は速さ無限大で伝わることになって

しまい、相対性理論と矛盾します。万有引力の法則はどこかに欠陥があるはずです。

実際、当時すでに万有引力の法則で説明できない現象が知られていました。水星の「近日点移動」です。近日点

は、水星が太陽に最も近づく点のことで、近日点移動とは、近日点が１周ごとにずれていく現象です。

近日点の移動自体は、ほかの惑星による万有引力を考えることで説明できます。しかし観測による水星の近日

点移動の大きさは、万有引力の法則による計算結果と微妙に食いちがっていました。万有引力の法則に、ほこ

ろびが見えはじめていたのです。そこで、

アインシュタインは、特殊相対性理論に重力を組みこんだ理論を完成させたいと考えましたが、これがのちに

「一般相対性理論」として実を結ぶのです。

また、特殊相対性理論は観測者が慣性系（静止しているか、等速直線運動している場所）から見た場合に成り

立つ理論でした。一方、「一般相対性理論」は観測者が加速する宇宙船の中など（加速度系）から見た場合でも

成り立つ理論といえます。

空間が曲がる②

落下とは曲がった空間を進むこと

前ページでは、地球の重力の中を並んで落下する二つのリンゴを考えましたが、落下する箱の中でこの二つの

リンゴを観察するとどうなるでしょう？　この場合も厳密にいえば、右側と左側の重力の向きは平行にならず、

わずかに内側を向いているはずです。横に並んで置いた（浮かせた）二つのリンゴは、箱が落下するにつれて

ほんの少しですが接近するでしょう。

縦方向はどうでしょう。二つの物体間の万有引力（重力）は距離が短いほど強くなります。落下する箱でも天井

と床では地球の中心までの距離がほんの少し大きくなります。結果として縦方向に並んでいたボールと人は、

時間がたつにつれてほんの少しだけはなれてしまいます。

このように、地球のような天体がつくる重力は場所によって微妙にかわるので、大きさの無視できない箱の中で

は重力の影響は完全には消えないのです。

さて万有引力を否定したアインシュタインは、落下する箱の状況を次のように考えました。落下するそれぞれの

リンゴ（大きさは無視できるとする）にとってみれば、自分にはたらく重力の影響は消え去っています。すると、

二つのリンゴが接近したのは「力がはたらいていたから」とはいえません。力もないのに二つのリンゴが接近した

のは、「地球の質量が空間を曲げているからだ」、アインシュタインはそう考えました。何とも奇妙な考え方ですが、

二つのリンゴは、空間の曲がり沿って進むために自然に接近してしまう、と考えるわけです。

アインシュタインのチェス棋譜

「チェスはその指数を把握し、

そして最も強い内的自由と独立性が影響を受けないよう、心と脳を拘束します。」

アインシュタイン

ファイン『チェス棋士の心理学』３世界チャンピオンラスカーその２: 水野優のブログ～チェストランス出版
より以下、抜粋引用。

1930年代の初めの数年間、ラスカーはアインシュタインと親交があった。アインシュタインは、後にラスカ

の伝記に序文を寄せている。中でもアインシュタインは、二人が相対性理論に関して長々と議論したと語って

いる。

ラスカーは、真空中での光の速度が無限とは証明されていないと珍しく反論した。この仮定が相対性理論の

土台となっているので、アインシュタインは、この仮定が証明か反証されるまで相対性理論を正当化できなく

なる。

アインシュタインは、特に当面確実な証明方法がないからといっていつまでも待てないと応酬し、加えて、その

チェス棋士気質のせいで、いかに不本意な結論への道筋に対しても忍耐強いとラスカーを形容した。この気質

においては、何かが定義されることが要求されない。結局、チェスはゲームに過ぎないからである。この点で、

両面価値が抑圧されていることはラスカーにとって好都合だった。そうでなければ、彼の一流の頭脳は物理学

になにがしかの貢献をしたことだろう。

アインシュタイン（白）　対　オッペンハイマー（黒）
Albert Einstein vs Robert Oppenheimer
"e=Nc4" (game of the day Aug-14-11)
Princeton USA (1933) ・ Spanish Game: Morphy Defense. Caro Variation (C70) ・ 1-0
Chess and Physics in the classroom | ChessBase

einstein_oppenheimer_1933.pgn へのリンク

ロバート・オッペンハイマー - Wikipedia　より以下、抜粋引用。

ジュリアス・ロバート・オッペンハイマー（Julius Robert Oppenheimer, 1904年4月22日 - 1967年2月18日）は、

ユダヤ系アメリカ人の物理学者である。

理論物理学の広範な領域にわたって国際的な業績をあげたが、第二次世界大戦当時ロスアラモス国立

研究所の所長としてマンハッタン計画を主導。卓抜なリーダーシップで原子爆弾開発プロジェクトの指導者

的役割を果たしたため「原爆の父」として知られた。

ブラックホール研究から原爆開発へ

1930年代末には宇宙物理学の領域で、中性子星や今日でいうブラックホールを巡る極めて先駆的な研究

を行っていたが、第二次世界大戦が勃発すると、1942年には原子爆弾開発を目指すマンハッタン計画が

開始される。オッペンハイマーは1943年ロスアラモス国立研究所の初代所長に任命され、原爆製造研究

チームを主導した。彼らのグループは世界で最初の原爆を開発し、ニューメキシコでの核実験（『トリニティ

実験』と呼ばれている）の後、大日本帝国の広島市・長崎市に投下されることになった（→広島市への原子

爆弾投下・長崎市への原子爆弾投下）。

弟のフランクが、後日ドキュメンタリー映画『The day after Trinity』の中で語ったところでは、世界に使うこと

のできない兵器を見せて戦争を無意味にしようと考えていたそうだが、人々が新兵器の破壊力を目の当た

りにしてもそれを今までの通常兵器と同じように扱ってしまったと、絶望していたそうである。また、戦後原爆

の使用に関して「科学者（物理学者）は罪を知った」との言葉を残している。

水爆反対活動と公職追放

戦後、1947年にはアインシュタインらを擁するプリンストン高等研究所所長に任命されたが、核兵器の国際

的な管理を呼びかけ、原子力委員会のアドバイザーとなってロビー活動を行い、かつソ連との核兵器競争

を防ぐため働いた。水素爆弾など核兵器に対して反対するようになったため、「水爆の父」ことエドワード・

テラーと対立した。

冷戦を背景に、ジョセフ・マッカーシーが赤狩りを強行した。これがオッペンハイマーに大きな打撃を与える。

妻のキティ、実弟のフランク、フランクの妻のジャッキー、およびオッペンハイマーの大学時代の恋人ジーン

(Jean Tatlock)は、アメリカ共産党員であった。また自身も共産党系の集会に参加したことが暴露された。

1954年4月12日、原子力委員会はこれらの事実にもとづき、オッペンハイマーを機密安全保持疑惑により

休職処分（事実上の公職追放）とした。オッペンハイマーは私生活も常にFBIの監視下におかれるなど生涯

に渡って抑圧され続けた。

後年

オッペンハイマーは後年、古代インドの聖典『バガヴァッド・ギーター』の一節、ヴィシュヌ神の化身クリシュナ

が自らの任務を完遂すべく、闘いに消極的な王子アルジュナを説得するために恐ろしい姿に変身し「我は

死神なり、世界の破壊者なり」と語った部分（11章32節）を引用してクリシュナを自分自身に重ね、核兵器

開発を主導した事を後悔していることを吐露している。

1963年エンリコ・フェルミ賞受賞。1965年、咽頭がんの診断を受け、手術を受けた後、放射線療法と化学

療法を続けたが効果はなかった。1967年、昏睡に陥ったオッペンハイマーは、ニュージャージー州プリンス

トンの自宅で2月18日、62歳で死去した。

アインシュタイン名言・格言集。感動の言葉を！ | 癒しツアー　より以下、抜粋引用。

アルベルト・アインシュタイン（1879年～1955年）

ドイツ生まれのユダヤ人理論物理学者。米国TIME誌のパーソン・オブ・ザ・センチュリー（20世紀の人）に選出される。

相対性理論などを提唱し、現代物理学の父と称される。幼少の頃は、数学に関しては突出した才能を示したが、

言葉を理解したり、話したりすることは苦手だった。1922年の訪日の途中にノーベル物理学賞を受賞。おとなしく、

生真面目な性格であり、自身を天才であるとはいささかも思っていなかったという。

アインシュタイン語録

天才とは努力する

凡才のことである。

過去から学び、

今日のために生き、

未来に対して希望をもつ。

大切なことは、

何も疑問を持たない状態に

陥らないことである。

自分自身のことについて誠実でない人間は、

他人から重んじられる資格はない。

成功という理想は、

そろそろ奉仕という理想に

取って替わられてしかるべき時だ。

教えるということは、

こちらが差し出したものが

つらい義務ではなく

貴重な贈り物だと

感じられるようなことであるべきです。

常識とは十八歳までに身につけた

偏見のコレクションのことをいう。

学べば学ぶほど、

自分がどれだけ無知であるか思い知らされる。

自分の無知に気づけば気づくほど、

より一層学びたくなる。

知的な馬鹿は、

物事を複雑にする傾向があります。

それとは反対の方向に進むためには、

少しの才能と多くの勇気が必要です。

6歳の子供に説明できなければ、

理解したとは言えない。

人の価値とは、

その人が得たものではなく、

その人が与えたもので測られる。

知識人は問題を解決し、

天才は問題を未然に防ぐ。

ある年齢を過ぎたら、

読書は精神をクリエイティブな探求から遠ざける。

本をたくさん読みすぎて、

自分自身の脳を使っていない人は、

怠惰な思考習慣に陥る。

可愛い女の子と一時間一緒にいると、

一分しか経っていないように思える。

熱いストーブの上に一分座らせられたら、

どんな一時間よりも長いはずだ。

相対性とはそれである。

科学はすばらしいものだ。

もし生活の糧を

そこから得る必要がないのなら。

真実とは、

経験という試練に

耐え得るもののことである。

すべての宗教、芸術、科学は、

同じ一つの木の枝である。

正規の教育を受けて

好奇心を失わない子供がいたら、

それは奇跡だ。

たとえ国家が要求しても

良心に反することをしてはいけない。

宗教なき科学は

不完全であり、

科学なき宗教は

盲目である。

2016年4月4日、フェイスブック（http://www.facebook.com/aritearu）に投稿した記事です。

（大きな画像）

アイスランド南部にあるセリャラントスフォス（滝）とオーロラ
（写真1枚目はNASAより、それ以外は他のサイトより引用）

1枚目の写真、幻想絵画かなと思いましたが、滝の水しぶきで何度もレンズを拭きながら撮られた写真です。

オーロラのやや右側に明るく輝く星が織姫星（ベガ）、左側に輝く星が彦星（アルタイル）です。

ですから天の川が位置するところにオーロラが出現したんですね。

北欧では死者と生者の世界を結びつけているのがオーロラであり、イヌイットの伝説ではこの世で善い行いを

した人はオーロラの世界へ行けると言われているようです。

死後の世界を意識することによって、初めて生の意味が問われてきたのかも知れません。

それはギリシャ哲学（ソクラテスやプラトンなど）よりも遥か太古の世界、ひょっとしたら私たち現生人類よりも

前の人類にも芽生えた問いかけのように感じています。

オーロラなど天球に映し出される様々な現象（太陽、月、天の川、星、彗星など）を通して、人類は異なる次元の

世界を意識し死後の世界とのつながりを感じてきた。

ただ、精神世界の本に良く見られる「光の国（星）からのメッセージ」的な言葉に違和感を感じているのも事実です。

自分自身の足元の大地にしっかりと根をはらずに、ただ空中を漂っている、或いは彷徨っているような感じしか

受けないからです。

アインシュタインの相対性理論、まだ理解は出来ていませんが、それぞれの立場によって時間や空間が変わる、

それは他者の立場（社会的・文化的・経済的）を想像することと同じ意味を持っているのではと感じます。

もし、相対性理論なしでカーナビを設定すると現在地よりも11キロずれたところを指してしまいますが、それが

人間同士や他の生命間のなかで実際に起こっている。

自分自身の根をはらずに、他者のことを想像することなど出来ないのではないか、その意味で私も大地に根を

はっていないのでしょう。

一度でいいからオーロラを見てみたいです。

2017年5月7日、フェイスブック（http://www.facebook.com/aritearu）に投稿した記事です。

（大きな画像）

約40億光年離れた巨大な銀河団のアベル370と「重力レンズ」

アインシュタインは一般相対性理論（1915～16年）から導き出された「重力レンズ」（巨大な質量を持つ天体の

そばでは重力の影響により光が曲がり、光学的な錯覚が生まれる）を、1936年に予言しました。しかし、それ

より12年前の1924年に、「重力レンズ」の理論をフヴォリソンがアインシュタインの一般相対性理論に基づき

最初に提唱しています。

現在、「重力レンズ効果」によるリング状の像のものをアインシュタインリングと呼んでいますが、上のことに

より正しくは、「フヴォリソン-アインシュタイン・リング効果」と呼ぶのが相応しいとの意見もあります。

「重力レンズ」とは、恒星や銀河などが発する光が、途中にある天体などの重力によって曲げられたり、その

結果として複数の経路を通過する光が集まるために明るく見えたりする現象のことで、この巨大な銀河団の

アベル370の画像を通して、その証拠が見られます。

画像全体にちりばめられた「円弧」もそうですが、特に画像中心からやや左下の長細い銀河の形は「ドラゴン」

と呼ばれ、「重力レンズ」によって歪められたと考えられています。

巨大な銀河団のアベル370（手前）と、細長い銀河「ドラゴン」（遠方）は、たまたま地球から同じ方向に見える

だけで、その距離は異なります。

約40億光年離れた、くじら座に属する巨大な大質量銀河団「アベル370」が、さらに遠い銀河（「ドラゴン」など）

の光を屈折させる様子が映し出されたこの画像には、科学的な理論を超えて、何故か宇宙の神秘さを感じ

させます。

宇宙はいまから140億年から160億年前に起こったビックバンによって膨張し冷えていったと考えられていま

すが、宇宙創成の時、私を構成するものと「アベル370」「ドラゴン」を構成するものの源は、今と姿かたちは

異なっても同じものだったんでしょうね。

このことを知識ではわかっていても、同じ源であることを感じる想像力が、一つの感覚として、自分の中で

はっきりと宿していないのを感じます。