この世で絶対に超えられないもの（今のところ）
相対性理論は、有名な理論だ。
タイムマシンの話でよく出てくるからなのかな？
それともアインシュタインが作り上げた理論だから？
内容は知らないけど、名前は知ってるって人は多いと思う。
そして、僕は物理学を専攻している。物理学科はスクールカーストの最下層に追いやられているが、その中で自分は精一杯頑張って、物理学を学んだ。数年後には、忘れているかもしれないけど。
もちろん相対性理論の授業もあって、ちゃんと単位を取得した。物理学科に来たからには、相対性論をしっかり学びたいなと思って。
えっ、そうなの？だったら相対性理論について、わかりやすく説明して！
読者は、そう期待したかもしれない。
ざんねん。
僕は相対性理論について、きちんと理解していません。途中で訳わからなくなって、諦めました。
コロナの時期がちょうど被っていて、相対性理論の授業もオンラインで行われたんだけど、家のベッドでゴロゴロ寝ながら受けてました。
完全な言い訳だけど、午前中の授業だったので、眠くてしょうがなかった。
先生が黒板に難しい数式を書きながら熱弁してたんだけど、僕は理解するのを放棄して夢の中にいました。
僕の脳は、相対性理論について学ぶより睡眠時間を取ることが大事だと、判断したらしい。どうせ寝不足だったら頭に入らないから、英断だったと思っている。うそ。そう思い込ませているだけ。
そして幸か不幸か、この授業ではテストはなくて、レポートを提出すれば単位をもらえた。
結局僕は、よくわからないままレポートを提出し、単位をもらってしまった。周りの大半もそんな感じだった。これが、僕のいる大学の物理学科の実態。
相対性理論を学んでいて、腑に落ちなかった点はこれ。
光速度不変の原理。
うわ、なんか難しそうな名前。
そう思われたかもしれない。でも意味は名前のまんまで、光の速さは変わらないというもの。どの観測者から見ても、光の速さは不変という意味。
これって、すごい不思議なことなのだ。
車に乗っている時のことを、想像してほしい。自分の乗っている車のスピードが速い時、対向車は迫り来るように感じるだろう。自分の車が止まっている時と比べて。
文章だけだとイメージしにくいと思うので、絵にしてみる。
自分の車の出すスピードが時速80キロになれば、80+60=140で時速140キロと、もっと速くこちらに近づいてくる。
一般道で確かめるのは危険すぎるので、こんなスピードを出すのはやめてくださいね。
逆に自分が相手の車から遠ざかる向きに動けば、近づいてくるスピードは遅くなる。
自分がとばしている時は、同じ車線にいる後続車のスピードはゆっくりになるでしょ。
つまり、自分がどのように動いているかによって、自分から見えるモノの速度が変わるのだ。車を例にしたけど、これは他のモノにも当てはまる。
相手が蹴ったサッカーボールに全力で向かっていけば、とんでもない速さでこちらにボールが近づいてくる。シュートブロックで飛び込んでいくディフェンダーは、本当に可哀想。
観測者によってモノの速度が変わるのは、普遍的な原理なのだ。
だけど、光は違う。光だけは例外。
観測者によらず、常に同じ速度なのだ。ずっと秒速約30万キロメートル。
自分が光に向かってある速度で動いても、光が近づく速度は変わらない。さっきの車の話と違って、速度が足されない。
極端な例として、自分が光の速度で向かっていったとしても、変わらない。秒速30万キロ+秒速30万キロ=秒速60万キロで近づくことには、ならないのだ。光速を超えることは絶対にない。
何があっても秒速30万キロ。自分が光の速度で光から遠ざかろうとしても、秒速30万キロで近づいてくる。
これが、光速度不変の原理。摩訶不思議すぎる。
相対性理論は、この光速度不変の原理を出発点にして話が進んでいく。
この原理によって、光に近い速度で動いているモノの長さが縮んだり、動いているモノの流れる時間が遅くなったりする。
ここまでついてきてくださっている方いますかね。書きながら自分でも、意味わからないと思われるだろうなぁって、我に帰り始めました。
なんで光速がこんなに特別なものかが納得できなくて、僕は挫折しちゃった。とりあえずそういうもんだと受け入れて、計算方法だけ身につけて単位をとっちゃった。
調べたところによると、光速はこの世界の上限の速度らしい。なぜかは知らんけど。
そしてこれまで実験もたくさん行われて、光速を超えたという結果は得られていないらしい。
だから、この相対性理論は正しいと信じられている。今のところはね。
今後もっと科学が発達して、光速を超える粒子が見つかるかもしれないけど。
結局、何が言いたいかというと。
相対性理論は、激ムズ！
そして、なんで光だけ特別なんだよ！
物理学科のカリキュラムをこなした者でも、理解できなかった。なので物理学を専攻してない人だと、理解するのはもっと難しいはず。
だけどこの記事を読んで、光速度不変の原理だけでも覚えて帰ってくれたら、嬉しいです。
■この記事を受けて書きました
そういえば相対性理論について、まだnoteで書いてなかったので、乗っからさせていただきました。
相対性理論は研究でも使わないので深く理解していませんが、物理を学ぶ端くれでもエピソードはあったので、書きました。
僕は相対性理論の専門家でもないので、内容の厳密さは欠けるかもしれないです。そこはご了承ください。
■おすすめ動画
相対性理論を解説しているおすすめ動画を、あげておきます。
ヨビノリたくみさんは、学部時代に本当に助けられました。ユーモアを交えて、科学の面白さを教えてくれます。顔がアンパンマンに似ていると、言われているそうです。ありがとうアンパンマン。
＜あとがき＞
素粒子を研究している友人がいるのですが、その子は相対性理論を研究でバンバン使っているそうです。なのでその子に書いてもらいたかったけど、忙しそうだったので頼めませんでした。量子力学も相対性理論と並んで面白い分野なので、興味ある方はぜひ。ヨビノリたくみさんも、たしか解説していたはず。
最後に、物理（ひいては科学）を学ぶ面白さを、書きたいなと思います。個人的な意見になりますが。
物理を学んでいると人知を超えた話が、いっぱい出てきます。今回説明した、光速度不変の原理とか。
それらは自然が織りなすアートみたいで、そういうものに触れた時に、自分はちっぽけな存在だなあって、畏敬の念を感じます。
自然の持つこの偉大さを感じることができるのが、物理を学ぶ醍醐味だなぁと、修士課程まで勉強してきてしみじみと思っています。
あっ、あともう一つ紹介したいものがあった。相対性理論や量子力学を学べる良いい本があったので、最後にお勧めして終わります。
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