相棒が必要

　うちわを動かすか顔を動かすか
笑い話で、夏暑いとき普通はうちわを動かして顔はじっとして風をあてるのですが、うちわを止めて顔を動かすのも同じというのがあります。確かに少しは風を感じます。ところで相対論では両方とも同じという立場です。確かに物理現象では、例えば電線を磁石の近くを通過させると電気が起こり、逆に電線を停止させて磁石を動かしてもやはり電気が発生するのでどちらが動いたかは意味を成さないのです。あくまでも「相対的に」動いていればよいのです。この「誰がうごいたかは誰も決められない」というのが一般相対論です。全て、ある系とそれ以外の系の両者の間でのみ「相互に近づいている」とか「相互にはなれつつある」などの概念が意味を持つのです。１つの系単独ではその運動状態は記述できないのです。紙だけまたは鉛筆だけでは字が書けないのです。

この～木何の木

　相対論、何に役立つ
この～木なんの木　気になる木、なんにもならない木ですから、なんにもなら～ない実が～成るでしょう。この～実なんの実、気（木）になる実、何にも成らない実ですから　なんにもなら～ずに木（気）が～楽でしょう。　相対論は実生活にはカ－ナビなどで役に立っているのですが、実感としては遠い存在です。しかし、一皮剥けたという達成感が得られるのです。最高の物理理論はこんなことを述べているのかと納得できます。１点豪華主義で是非相対論をお勧めします。スペ－スシャトルの中で加速系と慣性系が見分けられないことを確認して頂くだけでこの宝石を手に出来ます。すると気が楽になります。癒し効果抜群です。

やさしいメッセ－ジ

一般相対論のメッセ－ジ
皆さんが目にする物理現象は例えていえば球のようなものであるというものです。誰がいつどの方向から見ても同じです。「同じ」という言葉にはすこし説明をつける必要がありますが、精神は同じです。そのため少し相対論誕生の歴史を話してみたいのでお許しください。相対論が出来るまでは、ある１つの物理現象、たとえば「リンゴが落ちる」ということは地上にじっと立っている人と地上を一定の速度で走る電車に乗っている人は違うように観測すると思われていました。地上の人は「自分に対し真っ直ぐ落ちる」と述べるであろうし、電車の人は「リンゴが床に付くまでに電車が走るので少し後ろにずれて落ちる」と述べるであろうと。ところがよく観察するとリンゴはどちらも「その人に対して」真っ直ぐ落ちるのです。電車の速度に関係ないのです。やはり電車の中の人も「自分に対して真っ直ぐ落ちる」リンゴを観測したのです。それ故リンゴの落下のような「力学現象」に限定すれば物理現象は「慣性系」（＝リンゴを観察する２人の関係）では「同一に観測される」と言うことになりました。球を観測すれば誰でも同じ形に観測します。これを「ガリレイの相対性」と言います。次に問題になったのが光の速度ですが、これも慣性系では同一になってしまいました。詳しくはのべませんが、光の伝播という「電磁気現象」にまで相対性が拡張されたのです。光の伝播という現象が球に相当します。それでも「加速度系」つまり、地上にいる人と、発車して速度を増しつつある電車の人の関係などでは相対性は無いと思われたのです。加速度運動をしている人は周りに何が無くても「自分は加速度運動をしているのがわかる」と述べても良いと思われていました。ところが地球などの真の重力場が存在すると重力圏内では加速度系と慣性系の区別が出来ないので加速度系でさえも慣性系と同等とみなすしか出来なくなったのです。加速度運動していると思っても、もしかしたらそこは重力場かも知れないからです。ここでこのような事実を説明する理論が等価原理というものです。詳しくは他の本を参考にして頂きたいのですが、ここで球に相当するのは「慣性質量と重力質量の比」です。これは任意の系で不変の値１を取るのです。この事実がある以上、たった１つの側面である重力場とはいえ見逃すわけには行きません。加速度系の独自性は重力場の存在により打ち砕かれ重力場の存在こそ一般相対性理論の要となったのです。かくして「任意の物理現象はどの立場から見ても同等である」となりました。加速度運動をしていようがいまいが、物理現象はどなたにも公平に同じに観測されていると言うものです。

立つ車

　スポ－ツカ－に立ってもらいます（３月６日用）
図をご覧ください。地上で加速中のスポ－ツカ－があります。運転手の体はシ－トに深く沈み込んでいます。ただし加速できる時間は今の車の性能では１０秒以内が限度ですが。ところがこれと同じ車が地上に立ててあり、運転手も座席に入っていてこれまた体はシ－トに深く沈み込んでいます。この二人の運転手は二人とも「自分は車で加速中である」と言うでしょう。このように重力場では車で加速する時と同じ効果があるのでどれがほんとの加速系なのかわからないのが実情です。ここが一般相対性の成立の「かなめ」です。全てはここが原点になります。重力場で加速度系がそのよりどころをうしなうのです。

加速系と重力場

　加速度の正体(３月５日用)　図ロケットと地上
ロケットが加速して、室内の林檎や綿毛が同時に同一の加速度を持つように見えるのはわかります。もともと林檎も綿毛もじっとしているだけで、誰も触っていないのですから。勝手に動いたのは容器のほうですから。篩で粉をふるうとき粉が林檎などに相当し、篩の容器がロケットです。
ところが地上の重力場で真空中でも全く同じ光景がみられることがわかったのです。全ての物は同時に同一の加速度を獲得し、落下するようにみえるのです。こうなると果たしてロケットは本当に加速していたのかということになります。じっと地上に立ててあったのかも知れないではありませんか。こうして加速度は本物か偽者かを誰も言い当てることが出来なくなりました。このことを等価原理といいます。こうして加速度の絶対性が消えうせたのです。「これは絶対加速度現象である」と誰も証明できないのですから。

理解するとは

　理解する体験
私は数学は苦手でしたが、図のような説明はわかりました。（ａ＋ｂ）の自乗の式の展開です。正方形ＰＱＲＳがあり、その面積を求める式です。ＰＱの長さ＝ＰＳの長さ＝（ａ＋ｂ）です。正方形ＰＱＲＳの面積はイ、ロ、ハ、ニの部分を併せたものですから図に描いたようになります。ですから図の右側に書いた式でいいことになります。理解のイメ－ジが伝わりましたでしょうか。

神のおくりもの

　神からの贈り物重力場
重力場は相対論のために神が贈りたもうたものです。重力場で全てが解決したのです。重力場の中で周回軌道を回るスペ－スシャトルは円運動という加速度運動をしています。これは「自由落下」という側面も持っています。円運動が加速度運動であることは常に向きが変化しているからですが、シャトルの中は無重力です。つまり力が作用していないのです。これは「慣性系」です。つまり重力場では加速度系でありながら慣性系でもあります。まとめると「重力場の中では加速系も慣性系も見分けられない」ことになります。それで加速度系も特別なものでも何でもないものになったのです。慣性系は相対的ということが以前から解かっていましたので慣性系と同じである加速系も「相対的」になり、全ての系が相対的であることを要求する「一般相対性」の成立をみることができたのです。重力場が一般相対性成立の鍵を握っていたのです。アインシュタインも重力の源である地球に足を向けて眠られないので横になって眠りました。（笑）

つもり

　低いつもりで高いのがプライド
薄いつもりで厚いのが面の皮、深いつもりで浅いのが思考力などと、分かったつもりで分かっていないことがあります。ところで相対性にも言えることがありました。「加速しているつもりが重力場」というものです。ただ、重力場のみで加速度系の絶対性が否定されただけで加速度系が相対的と決め付けるのは余りにも乱暴ではないかとの意見があるかもしれませんが、この事実を説明できる他の理論がないのです。選挙で１票の差で落ちても当選ではないのと同じです。逆にいうと相対性建設の立場から見て重力場はまさに救世主なのです。重力場がなかったら加速度系の相対性は永久にベ－ルに包まれたままだったのです。まさに重力場の気づき＝一般相対性の誕生といえるのです。