世界のつくり／宇宙編・２

２・一般相対性理論って

ここは無重力の宇宙空間だ。
あなたの部屋の形をしたロケットをここで上昇加速させると、室内に重力が発生する。
床が上向きに足の裏を押してくるので、あなたは地球上とまったく同じ重力を感じるんだ。
部屋の壁には、ダーツの的がある。
その中心に向けて、あなたはレーザー光を発射する。
すると、光の先は下向きに曲がり、的の中心から少し下にずれて命中する。
光は、的に向かったわけではなく、的よりもはるか先の宇宙空間に向かって進むことに注意だ。
つまり、レーザー光が発射された瞬間から的に当たる瞬間までの間に、ロケットが上昇加速して壁の位置が上向きにずれたために、光の先は下向きに曲がったわけだ。
ところが、「光は必ずまっすぐに進む！」というのが、アインシュタインさんの一般相対性理論だ。
よってこの現象は、「加速する系では空間が曲がる」と表現する。
光が曲がったわけじゃない、と視点を変えるところが、まさに相対性だ。
さて、地球上には、このロケットの室内そっくりのあなたの部屋がある。
あなたはロケット内と同様に、壁のダーツの的に向けてレーザー光を発射する。
光の先はもちろん的の中心に当たる・・・と思ったら大間違いだ。
ここでもまた、光は中心から少し下にずれて命中する。
地球の大質量が、ロケット内とまったく同じだけ空間をゆがめてるんだ。※１
地球の重力は、常にあなたの足の裏に向けて地面を押してくる。※２
このゆがんだ空間の系において座標を補正しようとする加速移動こそが、重力の正体だ。

つづく

※１　ただ、大きいとは言っても地球の質量は小さすぎて、時空間のゆがみは観測が難しいほどささいなものだ。
※２　あなたの足の裏が地面を押す反作用とも言えるが。

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