時空のゆがみと日食

「ホーキング、未来を語る」、素晴らしい本でした。
http://blog.goo.ne.jp/lifelongpassion/e/b7d668c5f40fd3e6ac3a530a75ac3865

（↓）同時併行で図書館で借りて読んでた本。内容を整理する前に、返却期限がきてしまいましたが、対話形式で、相対性理論のパラドックスをクイズのように解き明かしていく内容です。

アインシュタインの時間―解き明かされる相対性理論のパラドックス 前田 恵一 ニュートンプレス このアイテムの詳細を見る

明日は皆既日食ですが、日食のときに観測される時空の歪みについても触れられています。

アインシュタインは、ニュートン以来信じられてきた、時間と空間に対する絶対的な概念を打倒しました。
ニュートンモデルでは、時間と空間は、事象が生じる舞台であり、事象によって影響を受けることのない絶対的な存在でした。
しかし、アインシュタインは一般相対性理論によって、空間と時間を物事が起こる舞台ではなく、時空（空間次元と時間次元を結びつけたもの。実際、空間を曲げると必ず時間の進み方も影響される。）を能動的で主体的なものにしたのです。
分かりやすく言うと、時間や空間は事象を図る完全な物差しではなく、
すべての時計が同じように刻む絶対的な時間というものも、正確には存在しないのです。

・実際に、地球を東廻り・西廻りで飛ぶ飛行機の中の時計を比べると、東廻りの飛行機の方がわずかながら時間の経過が遅いことが確認されています。
　これは、双子のパラドックスと呼ばれています。
（自転が加わることにより、２つの飛行機はお互いに静止した系ではなくなるのです。）

・そして、日食の際に、星の光が太陽の近くを通る時、わずかに折れ曲がることが観測で確認されています。
　これは、時空がゆがむという仮説の証拠として説明されています。
（大きな質量は、有名なＥ ＝ ｍｃ²であらわされるように、エネルギーと等価です）

■ゴムシートにたとえて示した時空
　大きな質量を持った物体が時空を曲げる。
　この曲率によって小さなボールは方向を曲げられ、中心の大きなボールの周りを回る。
　時空が曲がった結果として重力が働くことになる。
　


■ゆがんだ時空
　重力は引力であるので、大きな質量・エネルギーを持った物質は凸レンズのように、
　つまり、光線を集めるように時空を曲げる。
　（ブラックホールは、大きな質量を持った星がそのエネルギー（Ｅ）を使い果たしたとき、
　　▲Ｅ ＝ ▲ｍｃ²、で表されるように熱を失い収縮する。
　　時空のゆがみも大きくなり、光も逃げ出せなくなり、ブラックホールの中で時間は終わる。）


■光度曲線
　２０世紀の初め、皆既日食の際に、太陽の質量によって湾曲している時空を通過する星の光が観測された。
　湾曲した時空を通過する光は曲がるため、地球から見た星の位置は、わずかに本来の位置からずれて見えることになる。


さわりの部分だけですが、なかなかシンプルに整理できた、と思います。
専門家でもなんでもないので、不正確なところがあったらごめんなさい。
所詮は自己満足に近いところがあるので。

（分かりやすい仮説と証明、理解を助ける美しいグラフィックスで書かれた本、とはいえ、
　さらに先に行くと、量子力学や虚時間（数学上の虚数、２乗するとマイナスになる数）といった概念を含んでいて、
　ニュートン力学にとらわれると、騙されているような気になってきて、理解を阻害します。
　また、その気になったら、シンプルに整理してみたいと思います。）