アインシュタイン〜相対性理論

アインシュタイン(Albert Einstein 、18793.3.14 - 1955.4.18)は、ドイツ生まれのユダヤ人物理学者

アインシュタインさんを、超有名にしたのは、「相対性理論」ってやつですね?

「それってなんじゃい?どーせ難解で面白くもないもんだろ〜なあ。」と、

私も名前だけは知ってたもののその中身はさ〜ぱりでした。。。

ところが相対性理論は、

当時の常識を完全に覆すほどのすっごいものだった!・・という事を後に知りました。

(既成概念や常識をぶっとばす存在というのがきっと「天才」なんでしょうね〜。)

さて、彼の研究したものをさらさら〜っと簡単に説明していくことにします。 (つーか・・数式やら公式を並べられても私にもさ〜っぱりなもんで、簡単に自分のなんとなくわかる範疇で書くしかないんだけどね〜。)・・・・・・

相対性理論は、「特殊相対性理論」「一般相対性理論」があります。

最後に「量子力学・統一場理論」と、アインシュタインさんの研究は大きく3つに分かれます!





pin_09.gif(322 byte)「特殊相対性理論」
アインシュタインさんは子供の頃「光」に乗ったら、いったいどんなふうになるのだろうか、 って疑問を持ち、それ以来ずーーと考え続けてたそうです。
(彼は、「光」の性質を理解するために人生のすべてを費やしたと、後年、本人自身が語ってるところです。)
彼の研究をひとことで言っちゃうと、時間と空間、そして 光とエネルギー
この、エネルギーとは、中国で昔から呼ばれていた「気」の力とも同質のものではないかって思いましたが・・・。
まず、当時は「光は波として伝わってる」って考えられてました。
で、「光」が「波」ならば、空間の中でその「波」が次から次へと伝わっていくためには「物質」が必須。
当時、その物質・・目に見えないけど、空気中に存在してるに違いないって信じられてた物質は、 「エーテル」と呼ばれていたものです。
(これは、イーサー、Etherと発音されて、現代の、コンピュータネットワーク、イーサネットの語源にもなってるんだって知ってた?)

アインシュタインさんは、考える。
もし「光」が「波」であるとすれば、それが、たとえどんなに速く移動しようとも、波の頂きや谷間に追いつくことは可能に違いない。
「しかし」・・・・と彼は、さらに考える。
その時いったい何が見えるのだろう。
「光」は止まって見えるのか。時間が止まってしまうのか。
「光」の波の頂きに、ずっと乗り続けたとしたら、 凍りついた一瞬が、かいま見えるのだろうか。

そこで、まずは「物質」と「速度」の関係についてから、調べてみました。
わかりやすい例として、「船の速度」を測ってみましょう。

まず、岸辺に立って、動いている船を眺めてみる。

動かない湖の岸と動いている船を比較すると、簡単に自分の感覚でも実感できるはず。

また、船のデッキにいる「乗組員」の歩く速度もわかると思いますよ。
乗組員が、舳先(へさき)に向かって歩いていれば、船の速度よりやや速く、船尾に向かっていれば、船よりやや遅い。
岸辺に立って船をみている時と、船に乗って甲板をへさきに向かって歩いている時、船尾に向かって歩いている時…それぞれ、みんな違うって事はわかるよね?
つまり、この地球上では「速度」は相対的なもので、他の動く物体に対して、どちらの方向に動くかによって、速度を足したり引いたりすればいいって事で、 別にその計算式を知らなくても、それは、誰でも視覚的、体感的にもにもわかる事だと思う。

そう考えると、「エーテル」(空気中)の中を追い風で進む「光」は、反対に「エーテル」の中を向かい風で進む「光」よりも速くならなきゃいけよね?
(そうゆうふうに、考えていくのが、まさに科学的論理性)

そこで、さっそく、アインシュタインさんは、その検証をしようと、 「光」の速度の変化を調べる実験をしたんだけど、その結果……全ての答えは、NOと出た。
つまり、どの実験でも「光」の速度は常に同じだったのだ。

この時、アインシュタインさんは、完全に「エーテル」という考え方を捨てちゃったんだね。

(要するに、光は真空の宇宙空間を突き抜けてくるもので、空気は媒質でもなんでもなかったって事)

「エーテル」が存在しないとなれば、その意味するところは一つ。

「光」の速度は一定であり不変である。

「光」は、地球上の出来事を支配するあらゆる運動法則の唯一の例外ということになる。



なぜ、そんなことになるのだろう?

「速度」とは、ある時間内で移動した距離のことだ。

そこで彼は、あっ!と、気がついた。


「光」の速度が不変であるならば、他の何かが変化してといるに違いない。・・・と自問自答する。

それは何だ?
「光」の速度が一定不変なんだから、変化するものは、時間だ!
時間の流れこそが変化するのだ。
「時間」の進み方が変化するに違いない。

それまで、すべての人にとって、時間とは絶対的かつ不変の流れであり着実に刻まれる宇宙の鼓動でした。
時間の一刻みが、伸び縮みしたり、ゆらいだりするという考えは、最初、アインシュタインさん自身にとってさえ受け入れ難いほどのものだったようです。
え?時間なんてさあ、変わるわけないじゃん。・・って人は…む、かなり「常識」という概念に毒されちゃってますね〜。 世界共通の時間の概念は、社会生活に混乱を起こさないようにする為に、所詮、人が作ったもんですからね。

アインシュタインさんに、「相対性って、簡単に言ってなんですか?」って質問した時、こんな答えがかえってきたそうです。
「熱いストーブの上に一分間手をのせてごらん。まるで一時間ぐらいに感じられるでしょう?ところがかわいい女の子と一緒に一時間座っていても一分間ぐらいにしか感じられない。それが相対性ってものです。」

嫌な事は長く感じるけど、好きな事の時間は、あっと言う間に過ぎてしまう…ように感じられる。
…おそらく、すべての人に、そんな体験はあるでしょう。
それって、好きな事だったから短く感じられただけであって、本当は、時計の針が示す時間が正しいんだ、自分の気のせいだ!…と、思ってしまうはず。
だけど、本当は…真実は、自分が感じていた方が、宇宙の真理として正しいのかもしれない…な〜んて、今まで、そんな発想が出来ただろうか?
そこに気がついた人がどれだけいるんだろう?

それだけ、多くの人々は、社会の常識や既成概念に惑わされやすいんでしょうね。
本当は、心の奥底から沸き起こる、勘とか直感によって真理を、すでに自分自身で知っているのかもしれないのに。
これって、まさに、ユングのところで話した、集合的意識ですね。
ただ、その 勘とか、直感からきたものを、社会に向かって、証明出来ない..というだけで、 自分自身でも、ただの気のせいなんだ。意味の無い事だったと、打ち消してしまっているのかもしれない。
・・・本当は、それこそが、真理だったにもかかわらず。
それゆえ、心の中の声に耳を傾ける。直感を大切にするって事も必要なんですね。

少なくとも、アインシュタインさん自身も、はじめは内部から沸き起こる直感から出発していたようです。
そして、ただの自分の勘や直感に過ぎなかったものを信じて、何度も試行錯誤を繰り返し、実験し証明して、社会に発表し、 認めさせたって事だと思いますね。ここが、彼のすごいところ!天才と言われる部分なんでしょう。

子供の頃の夢や疑問を諦めなかった事、既成概念を持たない子供で有り続けたこと。
アインシュタインの回想:「なぜ私に、それができたんでしょう?普通の大人は決して立ち止まって「時間」や「空間」について考えたりしません。 子供だけが、そういうことをします。私の秘密は、子供のままでいたことです。私は、単純きわまりない質問を続けてきました。そして今も、問いかけています。」

さて、時間と速度の関係をさらに説明しましょう。

なかなか信じがたいけど・・車に乗って仕事に行くときは、机に向かっているときよりも時間はゆっくり進む。
速度が上がると長さも縮まる。時速50kmで走る車の中では、時間と長さの変化は、まったく分からないが、もし、車が「光」の速度の90%の速さで走れば、 横から見ている者にとって、長さは通常の44%に縮まってしまうという計算になるようです。
(ごめん!銀月に、その計算式を示して説明しろ、なんて..言わないでくれ〜。興味ある方は自分で調べてください〜!(^^;))

ここで、ようやく「光」に関するアインシュタインの最初の疑問に答えが出る。

もし「光」に乗ることができたら何が起きるのだろうか?

答え---何も起きない---なぜなら、

光の速度に達したとき、長さはゼロに縮まり時間は停止する。


そして、それは、不可能を意味するからだ!

(宇宙は、ゼロであり、つまり、無から生じているって事になる。)


アインシュタインさんは「特殊相対性理論」を発表した4ヶ月後、追加の短い論文を出した。

そこには、あの最も有名な公式が登場。

E=mc2

これは、もっともシンプルで世界一美しい公式って呼ばれてるようですよ。

あらゆる物体に含まれるあらゆるエネルギーは、 質量×「光の速度」の二乗という、途方もない数字になることが明らかにされた式。
わずか、1gの物質にも、莫大なエネルギーが秘められている。しかし、もし、そのエネルギーが放出されないならば、そのエネルギーは、まったく観測されない。 まさに、「決して、お金を使わない大金持ちのようなものである。どれほど貯め込んでいるか、誰にも分からない。」・・・これ、すっごく分かりやすい例えだね。(^o^)

別な言い方をすれば、エネルギーを計算するには、質量と運動量と光速を使えば、み〜んな説明できるって事にもなる。
C=光、光の速さは1秒につき地球を7周半。それを二回掛け算するんだから、単位がすごいことになっちゃうのは、わかるよね?
ちなみに、広島の原爆でエネルギーに変わった質量はたったの1gだったそうな。...ということで、物質のもっているエネルギーの量がものすごいって事がわかるね〜。
これで、どんな小さな天然石でも、すごいパワーを秘めてるってのも、わかってもらえるでしょ?

この時アインシュタインさんは26歳で、生活の為、特許局につとめ、余暇に物理を研究していただけだったそうですよ〜。
それが、宇宙全体に関する認識を、完全に変えてしまったんですね。



pin_09.gif(322 byte)「一般相対性理論」
さて、これが次なる研究で、これを一言で言うと、重力の研究
アインシュタインの回想:「私が生涯を通じてやろうとしたのは、ただ、問いかけることでした。神はこの宇宙を、別な風に作ることができたのだろうか。

それとも、こう作るしかなかったのだろうか。そして、もしチャンスがあったなら、私はどんな風に宇宙を作っただろうか。」

「神の意図を読みとろう」というのは、壮大ですねえ。
彼はすでに、この問題についても、直感的に、この世の森羅万象は、何か大きな法則によって、 何かの秩序の中に構成されているという事を、すでに知っていたんでしょうね。 そして、それを、見事に、解明してみせたんだと思いますよ。

さて、そのころ、ほとんど開拓されてなかったのは、重力の研究。 彼の友人の物理学者は、「重力の理論については研究するな。」と、彼に警告したようです。「この問題は難しすぎて、たとえ解明してもだれ一人信じないだろうから、ムダだよ、徒労に終わるだけだよ!」

なのに、やっぱ、やっちゃうんですね。この人!

「それでも、私は研究しました。人生の中であれほど懸命に考えた時期はありません。最初の相対性理論など「重力」の問題に比べれば子どもの遊びだった。」…と、後に語ったようです。
ほ。。これって、かなり、大変だったんですね。
さて、これが、どんな内容だったかと言うと・・・、

ニュートンによって、「重力」が太陽系の動きも支配していることは、すでにわかっていました。

だけど、どのようにして?……それが、さーーぱり、わかってなかったのだ。

また、天体が軌道に沿って動くのは、どうして? 

宇宙を全体として秩序立てているのは、いったい何?


そこで気が付いた事・・・「重力」は、あらゆるものを平等に扱う。巨大な象だろうが1個のリンゴだろうが・・。

なんで、できていようと、どれほど大きかろうと例外はない。

そこが出発点になった。


そして、ある日、思いついたのは、

誰かが、エレベーターに乗っている時、ケーブルが切れたらどうなるだろうか?

その人は浮き上がり無重力になる。

その人とエレベーターは、どちらも地球の「重力場」において同じ速度で、自由落下する。
また、ロケットに人がのっている場合、加速するにつれ、ロケットの床は上昇し、乗っている人にぶつかる。
その人にとっては、この時「重力」によって足が床に着いているように感じられるだろう。
「加速」と「重力」が同じように感じられるなら、もしかすると、二つは同じものではないだろうか?
彼は、まず、そう考えたのだ。
「加速」と「重力」が同等であることは、革命的な新理論の基礎となるかも知れない。(等価原理) ・・・そう直感した!と、後に彼の回想録の中で述べています。
そして、加速によって「光」が曲がるならば「重力」も「光」を曲げるはずだ。
これは非常に重要な手がかり!
この後、何度も実験と考察を繰り返し、ようやく成功した時は、「空間」と「時間」と「光」に関するそれまでの考え方を大きく変えてしまったのだ!

それは、空間と時間を融合させた4次元の図式。
たとえば、広大な世界を思い浮かべてみよう。
そこでは4つの数字で、あらゆる出来事を記録できる。
まず、3つの数字があれば、物体の位置を表せる。自分の鼻の頭であろうと遙かな銀河であろうと、3つの数字「長さ」と「幅」と「高さ」
これであらゆる物体の位置を記録できる。(3次元)
さらに「時間」を加えれば、この4番目の次元によって、宇宙のあらゆる出来事を記録できる。
星の爆発であろうと、あなたの土曜の夜のデートであろうと。・・・「デートの待ち合わせ」というのは、時間と空間に関するごく身近な例だけどね。
まず、特定の場所が決められる。二つの道が交差するところにに、正確な時刻が決められる・・・たとえば10時10分というように。

ミンコフスキー(リトアニア生まれの有名な数学者)が認めたように、あらゆる出来事は「時空」のなかで単一の数学的図式を形作る。
(事実、この人の数学的な力を借りて、アインシュタインさんは、これを証明することが出来たわけです。)

そして、時間と空間が合わさった、4次元の「時空」というミンコフスキーの成果を取り入れて、 アインシュタインさんは、次の新しい発想を得る。
それは、時空というのは、まっすぐじゃないのかもしれない!という発想。

時空は様々に曲がっているはずだ、と彼は考えた。

時間と空間が、そったり曲がったりしたらどうなるんだろう?

何が起こるだろうか?


アインシュタインが得た答え: そこに、重力が発生する。

時間と空間を曲げているのは「物質」と「エネルギー」である。


たとえば、石を池に投げ込んだとする。波が立つ。池に波を立てたのは石である。

同様に、石は時間と空間の中にも、重力という波を立てるのである。

物質がなければ、時空は平らである。しかし、星(=つまり物質)が、それを変化させる。
星がもつ巨大な質量は、時空に大きなくぼみを作る。近くを通るあらゆる物は、そのくぼみの中に、転がり落ちたり周囲を回ったりする→それが重力。
物質とエネルギーによって生み出された時空のゆがみを、通り抜けるためのもの。
こうして、アインシュタインは、ついに重力と天体の軌道の関係に気づいたのだ。
地球は、単に太陽が作ったゆがみにそって、動いているだけだった。
1913年に重力に関する新しい理論の基礎を発表。
それは、左辺と右辺に分かれていて、左辺は「時間と空間」右辺は「物質のエネルギー」
宇宙開闢のビッグバン仮説、ブラックホール理論など、現代物理学を支える理論のほとんどは、相対性理論から導き出されてる。



pin_09.gif(322 byte)量子力学・統一場理論

「量子力学」は、物理現象を「原子」や「素粒子」など、もっとも小さなレベルで追求する学問で、 ミクロの世界の研究とも言えますね。
この当時、ヴェルナー・ハイゼンベルク(1901-1976)やニールス・ボーア(1885-1962)に代表される量子力学の科学者たちは、 「ミクロの世界の物理現象は、不確かさと偶然によって支配されている」ってことを理論立てたようです。
ところが、宇宙という最も大きな構造を研究してきたアインシュタインさんは、

自然界に不確かなものがあるという「量子力学」の、この考え方を、ひど〜く嫌ったようです。

そりゃ、そうでしょうね。(^o^)

科学者たるものが、「これは研究した結果、法則なんか無くって、ただ不確かなもんで、

偶然の力を借りて出来ちゃってまーす!」なーんて公表されて、はい、めでたし、めでたし終わり!

・・ってなるんだったら、なーんか、すっきりしない!科学者なんか、いらないだろ!て思っちゃいますよ〜。
この事についてコメントした、アインシュタインさんの手紙の一節↓
「量子力学にはとても尊敬の念を抱いています。しかし内なる声が私に、その理論はまだ完璧ではないと言っています。
量子力学はとても有益なものではありますが、神の秘密にはほとんど迫っていません。少なくとも私には、神はサイコロを振らないという確信があるのです。」
(神はサイコロを振らないという言葉、結構有名です。)
さすが、彼は、またも、彼の集合的意識の中で、直感的にそれが真実かどうかを知ってたんでしょうね。
そして、あとは、また、研究し世間に証明してみせるだけ。

ミクロの世界の量子力学からマクロの世界の宇宙まで、すべての物理現象を解き明かす理論、それが「統一場理論」でした。
ここから、アインシュタインは、「統一場理論」を求めて、孤独な長〜い道のりに踏みだします。
なんてたって、周囲の同僚たちからは、ただ異論を唱えたいだけの頑固者だ!って、言われるし、賛同者なんか、いなかったわけですから。
「だから地位も名誉も手に入れたんだし〜、なんだって、今更、こんな研究始めるんだよ〜!ばかだよなあ。」
…と、友人の声。

でも、やっちゃう、つ〜か、やらずには、いられなかったんでしょうね。どんなに苦しい道のりであっても・・・。

「重力場と電磁場の統一場理論」


空間に物質が存在すれば、それは、この空間に重力の場をひきおこす。そして、この重力の場は他の物体に働いて、

その物体に働く力を引き起こす。(ここまでは、一般相対性理論。)

そこで、まず四次元の空間を考え、今度は、ミクロの世界である粒子について考えていく。

私たちも、化学でも勉強したように、粒子は「電荷」を持ってるよね。

電荷をもった粒子の存在によって引き起こされるのが、電磁場。

このように、重力場の存在と、電磁場の存在と、空間の性質(空間のねじれと空間の曲がり)を考慮に入れた理論が「統一場理論」
この統一場理論は、かなり数学的で、従来の物理学の範疇を超えたところにあるようです。

アインシュタインさんは、宇宙とミクロの世界の粒子を研究する統一場理論で、天地創造の意味そのものに対する、答えをみつけようとしていたような気がします。
ところが、残念ながら彼は、この研究途中で亡くなりましたが・・・。

答えは、いつも彼は、はじめから、直感で、知ってたんだと思いますよ。
宇宙も、粒子も、この世界のありとあらゆるもの、人も・・森羅万象が、それぞれの意味をもって存在し影響しあっていることを。
そして、それらすべてが大きな秩序や法則を保たれた中で、調和しているという真実を。
それを、自分で証明したかったんでしょうね…。それが、彼の人生だったような気がします。

そういえば、霊魂の研究で、霊子というものが存在し、空気中の粒子の中を通るのではないか…って研究がありましたっけ。
それゆえ、霊は、電化製品に反応し影響を及ぼしやすい…という説もあったけど・・気(エネルギー)を物質化し、また物質をエネルギーに変換可能とするなら、 これも可能と考えられますね。アインシュタインさんが、ずーーと長生きしてくれていたら、この問題の証明にも繋がったかもしれませんね。



また、アインシュタインさんは、生涯を通じて、なかなかの名言を残した人です。
では最後に、「アインシュタイン名言集」をどうぞ。(勝手な解釈をつけてますが・・。)

「人生にはたった二つの生き方があるだけだ。 1つは奇跡などないかのような生き方、もうひとつは、まるですべてが奇跡であるかのような生き方だ。」
単純に言って、現実の物質文明の中で生きるかどうかって事だと思う。この世のすべてが奇跡であると思えるなら、あらゆる可能性に満ちた中で、自分の生き方が出来るだろうからね。

常識とは十八歳までに身につけた、偏見のコレクションのことをいう。
まさしく、常識なんて、くそ食らえですね。(笑)そんなもんに縛られてたら、牢獄に繋がれたようなもんじゃありませんかね?

「人間にとって最も大切な努力は、自分の行動の中に、 道徳を追求していくことです。」
社会一般の道徳じゃなくて、自分自身の良心、道徳に従っていくことじゃないのかね〜。

「自分自身の目で見、自分自身の心で感じる人は、とても少ない。」<
ああ、そうでしょうねえ。一般的な常識がすべてよし、と、惑わされる人が多いって事でしょうから。。。ユングの外向型ですかね。。。

「普通と言われる人生を送る人間なんて、一人としていやしない。いたらお目にかかりたいものだ。」
何を持ってフツウですかね??100人いたら、100通りの人生でしょう。また、そう、すべきだって事ですよ!

「間違いを犯したことのない人というのは、何も新しいことをしていない人のことだ。」
「良い子」でいるって事は、何も新しいことをしないに限るってことですね。

「狂気・・それは、同じ事を繰り返し行い、違う結果を予期すること。」
逆に考えて、別の事を行い、そこに同じ結果をみることは、それ、すなわち、発見では?

「理詰めで物事を考えることによって、新しい発見をしたことは、私には一度もない。」
そうでしょう。。。アインシュタインさんは、直感的に、先に物事を知ってしまう、「ひらめき」の人ですから。
彼同様、閃きの人は、他にもたくさんいるはず。ところが、彼のすごいところは、そこから、論理性を持って証明してみせる技を持っていたって事と、決して諦めなかったって事でしょうね。

「私の成功の秘訣がひとつだけあるとすれば、ずっと子供の心のままでいたことです。」
そりゃそうでしょ。大人になって、社会の常識に心を奪われてしまったら、彼のようなリスキーな研究はしませんよ〜。
そりゃ、彼は、結果的に成功したからいいものの、ただの非常識で頭のおかしいビンボー学者で終わったかもしれないんだし〜。

「蝶はモグラではない。でも、そのことを残念がる蝶はいないだろう。」
持って生まれたものは、変われないって事ですよ〜。そして、どっちがいいって事でもない。 ならば、天から与えられたものを、せいいっぱい活かしてみたら?

あなたは、神の存在を信じますか?」に対してアインシュタインさんは
「私は、人類の運命と行いについて気にする神ではなく、世界の秩序ある調和として現れる、スピノザの神を信じます」と答えた。

スピノザは自然主義の汎神論者とされている人。当時のキリスト教社会で、なんとまあ爆弾発言。 でも、世界の真理を追究した、真の科学者は、○○教というような宗教カテゴリーには到底収まりきれないでしょう。
彼は、もっとはるか彼方を見ていたような気がします。(そんな事言うと、信者の方々に反感をかいそうですが(^o^)
彼の神=自然、これは古代中国の思想にも通じてますね。
そして、スピノザ然りライプニッツ然り。

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