ウラシマ効果
せっかくロケットで
宇宙旅行をする兄さんに
登場してもらったんだから
もうすこしはなしを膨らませてみよう。
地球を出発して
光速に近い速度で旅行をしてきたお兄さん
一般相対性理論のおかげで
帰ってきたときには
地球では相当な年月が
過ぎていた。
かわいそうに弟さんなんて
当の昔に死んでしまっていた。
それくらいだったらいいけど
誰一人として
はるか昔に地球を出発した
ロケットのことなんか
忘れていたってこともあるよね。
もっと悲惨な場合だったら
人類が絶滅していたとか
地球自体が滅んでいたとかさ。
じっさいのところ
どんな状況が待ち受けているのかは
机上の理論でいろいろ言われているけど
物理学者じゃないけど
「今のところそうなんじゃないかな」
くらいでいいんだろうね。
なんといっても現実に
人類は物質に光速に近い速度を与えることは
今のところできていないんだから。
もしできたとしても
そこに人間を乗せて運ぶなんて
とても無理だろうね。
中の人間なんか
簡単につぶれそうじゃない。
古典力学（ニュートン力学なんかだね）が
特殊相対性理論の限定された状況だったのと同じように
特殊相対性理論は
一般相対性理論の限定された状況。
そしてその一般相対性理論も
なにかの限定された状況じゃないかって
アインシュタインさんは
考えていたみたいだよ。
その先にある
統一場理論をまとめる途中で
死んじゃったって書かれているもんね。
統一場理論というのは
万物の理論なんて言われたりするけど
どうやら自然界にある四つの力の
（重力・電磁気力・強い力・弱い力
のことだけどこれも現在のところ
という条件付きだけど）
相互作用を
一種類に統一しようって理論らしいんだけど
今でも研究が続けられているみたい。
光速に近いロケット
いつものことで脱線しちゃった。
はなしをもどそう。
現実や今のところってことは忘れて
相対論で遊んでみようよ。
光速に近いロケットがあって
そこに誰かが乗っているとしよう。
（宇宙人でもいいけど）
そのロケットが地球のそばを通って
地球から10光年離れた星
（仮にA星ってことで）に向かって
飛んでいったとするよ。
そのロケットは
光速の99.9％の速さだったとしよう。
光速の99.9％のスピードで
飛んでいるロケットが
地球のそばを通って
A星に向かって飛んでいったってことだね。
さてロケットに乗っている人は
どのぐらいの時間で
A星にたどり着くんだろうか。
これってロケットに
加速も減速も無いから
単純な特殊相対性理論の
考えかたになるよね。
ここで問題なのは地球からの
A星までの距離（10光年）が
ロケットから見たら
どれだけの距離になるかってことなんだ。
特殊相対性理論を思い出してみてよ。
ロケットの人が見る
地球からA星までの距離は
地球にいる人から見た距離を
ローレンツ因子で割ったものになるってことだったよね。
だったらまずローレンツ因子を
計算してみようじゃない。
ローレンツ因子は
γ=1/√1−v2/c2
このｖのところに0.999ｃを入れてやればいいわけだから
γ=1/√1－(0.999c)2/c2になるよね。
書き直せば
γ=1/√1−0.9992
数字がややこしいからここんところは
計算機で出してもらったらいいと思うけど
約22.366ってことになるんだ。
あくまでも地球とA星が
ロケットに対して静止していると仮定すると
ロケットに乗っている人（宇宙人？）から見た
地球とA星の距離は
10光年÷γ（ローレンツ因子）だから
10光年÷22.366＝0.448光年ってことになるんだ。
光年っていうのは光が
一年間に進む距離なんだから
光速の99.9％で進むロケットが
0.448光年を走破する時間は
0.448光年÷0.999光年で
約0.448年ってことだね。
ロケットに乗っている人か宇宙人は
だいたい164日後にA星のそばに
いるってことになるんだよ。
兄さんの時間・弟さんの時間
地球から見て10光年彼方の星に
地球のそばを通ったロケットが
164日後に着いてしまう。
なんか不思議な気がするけど
別におかしくは無いんだな。
これは特殊相対性理論だけで考えている思考実験。
相対論すべてに言えることだけど
宇宙には静止系が無いってことになっている。
静止系が無いってことは
自分（自分がいる系かな）が
中心と考えないとはなしが進まなくなっちゃうよね。
自分との相対速度差が
特殊相対性理論の時空の
歪みの原因だっていうことになる。
今回地球にいるぼくたちから見れば
Ａ星は10光年離れたところにあるよね。
でもロケットにいる人（もしくは宇宙人）にとっては
Ａ星は164光日先にあるってこと。
だから地球から観測している人にとっては
ロケットは10年すこしでＡ星の近郊に
いるように見えるはずだよ。
なんのことはない
ロケットの中の時間が
遅れているだけのはなしなんだ。
ロケットの中にいるものと
加速・減速が無ければ
地球にいる人が会える機会は無いんだから
お互い時間がずれているなんて
感じないだろうけどね。
ウラシマ効果は
お互いが再会することが前提だから
一般相対性理論の影響を受けちゃうけど
もし兄さんが地球の近郊を走り抜ける
ロケットの中にいて
弟さんが地球でそのロケットを
観測しているとしたら
弟さんに10年の月日が
通り過ぎていったとき
兄さんには半年弱の時間が過ぎている
ってことになるってことだね。
光速の99.9％
光速の99.9％でぶっ飛んでいる
ロケットに乗っている（と仮定した）
兄さんのことを少し考えてみよう。
光速の99.9%で走ると
周りの空間距離は
1/22.366に縮んでしまうってことだね。
（あくまで進行方向に対してだけど）
だったらロケットの窓から
外の景色を見た兄さんの目には
どんな景色が見えるんだろう。
周りの空間距離が1/22.366に
縮むって言ったけど
あくまでも進行方向に向かって
ってことなんだから
極端な言い方をすれば
前後の空間が縮んでいって
楕円みたいに見えるんじゃないだろうか
って言われている。
これも光速の99.9％ってことは
全体の1/20くらいだから
そう見える可能性が高いってことだけで
もっと早く（光速に近く）なって行った場合
宇宙の光景は
どんどん真横に集まってくるってことらしい。
それこそ光と同等の速度になれば
前後には空間がなくなっちゃうことに
なるのかもしれないんだ。
物理学者の（今のところの）結論では
「だから物体は光速で走ることはできない」って
なっているんだけど
確かに光速で物体が移動すれば
すべての空間がじぶんの
真横にあることになって
平面を描くことはわかるような気がする。
二次元の世界の紙の上にある
点になっちゃうってことだよね。
でも物体が光速で走った場合
時間も止まっちゃうんじゃなかったっけ。
だったら不思議でも何でもないような
気がするんだけどな。
それより光速のほんの少し遅い物体
光速の99.999……％くらいになった時
物体の前にはどんな光景が
広がっているんだろう。
本当に薄っぺらい奥行の
空間が広がっているとすれば
やはり宇宙には果てがあるってことになるのかな？
