アインシュタイン記念日

　アリストテレスは２つの物体を落下させたとき、重い方が先に地面に着くと考えた。見た目もそうなるし、直感的にそう思う。しかしガリレオは空気の抵抗がなければ同時に落ちると考えたのである。斜面で質量の違う２つの球体を転がす実験をした。それに真空をつくって、コンタクトレンズと羽毛が同時に落下する実験を見た人もあるかもしれない。
しかし、ガリレオのこの実験は、実はもっと奥深いのだ。アインシュタインが唱えた一般相対性理論の基礎である等価原理の証明にもなっているのである。

等価原理とは、重力質量と慣性質量が等しいという理論である。
私は数式以外で、これを説明する術を知らない。

Gμν　=　8πGTμν

真空においては重さによらず、同時に地面に着地する。それは重力場によって作用を同時に受けたということである。この法則は星のような非常に重い物体についても適用できる。これはアインシュタインの一般相対性理論のために持ち出した（avançait）基礎理論である。ある天文学チームは非常によく知られたガリレオのロマンを複製する形で実験をしてこの法則が確かだということを確かめたという記事を読んだ。

Dans le vide, peu importe leur masse, deux objets différents finiront toujours par toucher le sol en même temps. Ils sont en effet tous deux affectés par le champ gravitationnel exactement de la même façon, et cette règle s’applique également aux objets les plus lourds que nous connaissons, par exemple les étoiles. Ce sont les bases de ce qu’Albert Einstein avançait pour sa Théorie de la Relativité, et une équipe d’astrophysiciens vient tout juste de les confirmer en répliquant à grande échelle un des tests les plus connus et les plus romancés de Galilée.

太陽系を振り返り見ると、地球と月は等しく太陽の重力場の影響を受けていることになる、自由落下の普遍性の予言のように。けれども科学者たちは普遍性に関して中性子星のような非常に重い星の場合には誤差が生じることを知っていた。（参照記事）

Si l’on se réfère à notre système solaire, l’expérience de télémétrie laser lunaire a permis de vérifier que la Terre et la Lune sont pareillement affectées par le champ de gravité du Soleil, comme le prédit l’universalité de la chute libre. Les scientifiques savent cependant qu’il peut y avoir une certaine déviation par rapport à l’universalité, mais seulement pour les objets fortement autogravitants comme les étoiles à neutron.

宇宙を観測すると、パルサーと呼ばれる天体（ジョスリン・ベルが発見）が存在する。非常に規則的な間隔で光を明滅させているのだ。宇宙の灯台とも云われているが、その精度はミリ秒単位で、灯台どころか、宇宙の時計である。ブラックホールは太陽系にはない。非常に重い天体での誤差が置き去りにされてきたのだが、パルサーを使うことによりそれを埋める形となった。今回使われたパルサーはJ0337+1715だ（パルサーは1600もあるという）。
これにより、その誤差が180万分の１を超えない精度で、一般相対性理論の予測どおり観測されたことになる。科学者たちによると、自由落下の有効性が重力場の発生源であるような重い物体が存在する場合でも確認されたという。

L’article publié récemment explique que l’expérience effectuée sur le pulsar remplit la lacune laissée par les tests sur le système solaire qui ne possède pas d’objets fortement autogravitants. Les chercheurs derrière l’étude ont ainsi démontré que le champ de gravité extrême du pulsar ne peut pas différer de plus de 1,8 partie par million par rapport à la prédiction faite par la relativité générale. Selon les scientifiques, c’est la confirmation la plus exacte de la validité de l’universalité de la chute libre même en présence d’un objet dont la masse est le produit de son propre champ de gravité.

J0337+1715は太陽の質量の1.44倍だ。しかもわずか25kmの直径しか持たないぐらいぐっと潰した天体である。このパルサーは２つの小惑星を携えている。１つは、パルサーから近く、太陽と火星の距離の1/10の距離しかない。
そして、もう一つは、太陽と地球の距離とちょうど同じくらいの距離を保って位置する。パルサーはビーコンのように、３ミリ秒間隔で光を放つ。ナンシーの電波望遠鏡がこれを精確に記録する。パルサーがその軌道上にあると地球に届くまで少し誤差が生じるが、数学のモデリングにより、非常に精確に星の位置がわかるのである。

Le pulsar PSR J0337+1715 est une étoile à neutron - un coeur d'étoile de 1,44 fois la masse du Soleil effondré en une boule de seulement 25km de diamètre - orbitant avec deux étoiles naines blanches. L'une d'elles est très proche du pulsar, 1/10ème de la distance Soleil-Mercure seulement, et l'autre se situe à une distance comparable à la distance Terre-Soleil.En tournant sur lui-même en seulement 3ms, le pulsar émet un faisceau d'ondes radio qui, tel un phare galactique, balaie l'espace. A chacune des rotations un flash de lumière radio est immédiatement enregistré avec grande précision par le radiotélescope de Nançay. Alors que le pulsar se déplace sur son orbite, la lumière met plus ou moins de temps à arriver sur Terre. C'est la mesure et la modélisation mathématique précise (à la nanoseconde près) de ces temps d'arrivée qui permet aux chercheurs de reconstituer avec une extrême finesse le mouvement de l'astre.

ガリレオのやった実験の巨大版であるが、落下物はない。
何を落としたのであろうか・・・実は等価原理により落とさなくてもよいのである。等価原理は”物体の動きにくさ＝重力”であるといったのである。
わかりやすく（？）象を押してみよう、象は私を跳ね返すであろう。では無重力空間に象を連れ出そう。そして押してみよう。無重力なんだから象の重さは０だ。象をちょこんと触れば象が動き出しそうだが、それでも象は私を跳ね返すのである。つまりは、重力があってもなくても象の動きにくさは変わらないのである。この変わらなさは、特殊相対性理論の”特殊”性を取り除き、一般相対性理論へ躍進していくのである。
その一般相対性理論の礎（いしずえ）に生じていた誤差も今回の観測で取り除かれたのである。
　よく数式によらない説明を読むことがある。すごいなと思うが、数式による理解の方がより速くより正確である。もちろん数式で理解するには慣れが必要であるが、その慣れで理解が一気に進むのだから、急がばまわれだと思って勉強していこう。
来年もアインシュタインの理論についてここに書こう（数式の理解は日々精進が必要である）