相対性理論～5章～

「光の速さに近づくほど、空間がちぢむ」


今日はまず、昨日の投稿「時間の遅れ」についてのおさらいから。

止まっている人（月面の人）から、光速の80％で飛ぶ宇宙船を見ると、
「月面での1,67秒に対して、宇宙船では1秒しか経過していない」ことになりました（詳しい計算式は、4章のコメント欄に載せておきました）。


これを頭に叩き込んだ上で読み進めて下さい。


　　　～設定（物語風味）～
宇宙空間に母船を滞在させ、1,3光年離れた惑星に探索船（小型宇宙船。光速の80％で飛べます！）を出動させました。
無事、惑星に到着したかと思いきや、小型宇宙船に時限爆弾が仕掛けてあることが分かりました！

タイムリミットはちょうど1年！爆弾は母船でしか解除できません！やっべ！
急いで母船へと飛び立ちました！！


さて、「光」でさえ1,3年もかかる母船まで、光速の80％でしか飛ぶことのできない宇宙船が、1年以内（爆発するまで）に到達できるのでしょうか？

結論から言うと…、間に合います。


ではまず『母船』から見てみましょう。
冒頭で述べた「時間の遅れ理論」により、
止まっている母船からみると、「母船の1,67秒に対し、小型宇宙船は1秒」しか経過しません。

つまり、タイムリミットである小型宇宙船の1年は、母船にとっての1,67年に相当するのです。

光速の80％で母船に向かって1,67年飛んでくれば、到達距離は1,33光年（1,67×0,8）となり、爆発前に到着できるのです。


今度は『小型宇宙船』から見てみましょう。
母船までは1,3光年。
タイムリミットである1年では、0,8光年しか飛ぶことはできません。
母船の時間の流れは遅くなりますが、自分（小型宇宙船）の時間が遅くなるわけではありませんので、間に合わないように思えます。

明らかに矛盾しています…が！
この矛盾を解消するのが「空間のちぢみ」なのです。

「母船にとっての1,3光年の距離（空間）は、宇宙船からすると0,6倍にちぢむ」のです。

母船までの距離は1,3×0,6＝0,78光年となり、1年間で飛ぶことのできる0,8光年の距離よりも短くなるので、爆発前に到着できるというワケです。

この空間のちぢみも、実は「おたがいさま」です。
当事者から見て、「光速に近い速度で動くもの」の長さがちぢむのです。

小型宇宙船から見ると、「遠ざかる惑星、近づく母船、そして母船までの空間」が動いていくわけですから、それら全てが縮んで見えます。

母船から見ると、動いているのは小型宇宙船のみですので、小型宇宙船がちぢんで見えます。


ここでも、宇宙が空間をちぢませることでつじつまを合わせているんですかね。
（ちなみに、光速に近づけば近づくほどペッシャンコになっていきます）

今日は長かった～。


明日は、質量増大のお話です。