アインシュタインの相対性理論 その８
アインシュタインの相対性理論について、その核心部分を紹介させていただきます。
今回が最後です。相対性理論の偉大さをお伝えしたいと思います。
おつきあいいただき、ありがとうございました。
相対性理論のもっとも美しいところ
８ おわりに
相対性理論のもっとも美しいところとして、重力は時空構造の変化であるというアイデアの意味することについて述べました。さらに、相対性理論の偉大さを示すものとして、電磁気学の結論であるマックスウェル方程式が、特殊相対性理論と矛盾しないことを示すことができます。また、太陽の重力による光線湾曲や水星の近日点移動などの僅かな量を、一般相対性理論を用いて定量的に見積ることができます。そして、最も興味を惹かれるのは、一般相対性理論の中心となる重力場方程式が、どのようにして導き出されたかです。この点は、アインシュタインに直接尋ねてみなければ、本当のことは分からないかもしれません。
さらに、科学技術や産業分野への応用として、質量とエネルギーの等価性から生み出された原子力発電や原子爆弾、光速度に近い速さで運動する原子や素粒子を制御して衝突融合させるシンクロトロン、人工衛星の時刻と地上の時刻を合わせるために用いられる相対論的時間補正法などがあります。
相対性理論は、多くのパラダイムシフトを起こした画期的な学説にもかかわらず、その成果が従来の理論とわずかしか違わないために、「大山鳴動して鼠一匹」と謗られることがあります。そうなる理由は、地上で経験できることが、非常に弱い重力場と光速に比べて非常に小さい速度に限られているからです。翻って宇宙に目を向けると、恒星の爆発や連星をなしている二つの恒星の衝突など、非常に強い重力場が存在するとともに、その周辺に集まった粒子の光速度に近い運動が発生しています。そこでは相対性理論が本領を発揮します。
相対性理論が世に出る前は、宇宙のことは天体観測によって理解するしかありませんでしたが、相対性理論で編み出された重力場方程式を用いることにより、宇宙の構造や時間的発展を定量的に予測することが可能になりました。これにより、ブラックホールや宇宙膨張説やビッグバン理論といった考えが提唱され、宇宙論という新しい分野が誕生しました。最近では、地球全体を受信機とみなすような観測システムが存在し、ブラックホールを可視化したり、アインシュタインが予言した重力波の伝播を実測するような成果が得られています。相対性理論は、これからも人類の知恵の基盤となり続けるでしょう。
５０億年ほど先の遠い将来、太陽は寿命が尽きて赤色巨星になると予想されています。その時、太陽系にある惑星はすべて太陽に呑み込まれてしまうと考えられます。地球が消滅する前に、人類は新たな天体への移住を果たしているでしょうか。もしそうなら、相対性理論を活用して宇宙の様子を正しく理解し、希望する目的地にたどり着いていることになるでしょう。
２０２２年２月
＜完＞
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