学習の旅 · 第1段階

「同時」とは、そもそも何か？

特殊相対性理論をめぐる三つのステーション。どこでも、まず自分の答えを決めてから、実験で自分で確かめます。先に決めておくと、答えがずっと記憶に残ります。予想が外れたときはなおさらです。

ステーション 1／3

二つの稲妻と一本の列車

1917年の著書に登場する、アインシュタインの最も有名な思考実験の一つです。列車が土手に沿って走り、先頭と最後尾に稲妻が落ちます。

列車の速さ: 50 % c

時刻: 0 ns

–

二つの落雷の時間差（この系で測定）

–

列車中央の M′ が先に見るもの（この系での時間）

土手上の A–B の距離：300 m。時刻ゼロ：M′ が M の前を通過する瞬間。

ステーション 2／3

「今」が誰にとっても同じでないなら、時間の進み方も誰にとっても同じではありません。

今のあなたの年齢（歳）

行き先

巡航速度: 99 % c

–

– 年

が船内で過ぎる

– 年

が地球で過ぎる

–

ローレンツ因子 γ

簡略化：往復とも一定の速さで、折り返しは一瞬。加速と減速の段階は省いている。

ステーション 3／3

SF のように聞こえますか？あなたのスマートフォンは毎日これを使っています。

補正なしの日数: 1

速さの効果（特殊相対論）：1日あたり −7.2 µs 弱い重力（一般相対論）：1日あたり +45.8 µs

– µs

地上の時計に対する衛星時計の進み（＋）・遅れ（−）

– km

光の道のり c · Δt——衛星までの距離の測定がそれぞれこれだけずれる

地図は略図であり、格子と円は縮尺だけを示す。

出典：