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時間は相対的である:それは観察者の動きや位置によって拡大または縮小し、普遍的な流れではない。
時間は相対的である – 絶対的ではない
その時間は「相対的」であるため、絶対的ではなく、すべての観察者にとって同じではない。これは、アルバート・アインシュタインの特殊相対性理論の中心的な原則である。この理論では、観察者の速度や重力場の強さによって時間の「経過」速度が異なるとしている。
- 高速移動による時間の遅れ:物体が非常に高速で移動する場合(光速に近い場合)、静止している観察者と比較すると、その物体にとっては時間がよりゆっくりと経過します。この現象を説明する有名な思考実験として、双子パラドックスがあります。
- 片方の双子はほぼ光速で旅に出かけ、もう片方は留まる。旅に出た方が戻ってきたとき、彼にとっては時間がそれほど経過していないため、彼は若返っている。この理論は、人工衛星や高速航空機に搭載された原子時計の実験で確認されている。
- 重力による時間の遅れ:一般相対性理論では、この原理を拡張し、時間も重力の影響を受けると述べています。強い重力場では、弱い重力場よりも時間がゆっくりと過ぎていきます。例えば、惑星やブラックホールなどの巨大な物体の表面付近では、遠く離れた場所よりも時間がゆっくりと過ぎていきます。
- 地球上の観測者は、遠く離れた衛星上の観測者よりも、時間が少しゆっくりと流れているように感じます。これは実験的にも確認されています。地表と高高度の原子時計は、わずかに異なる速度で動作します。
時空は4次元の連続体である
アインシュタインによれば、空間と時間は別個のものではなく、時空と呼ばれる単一の存在を形成している。
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- したがって、時空における出来事は、観察者の移動や重力場における位置によって異なるように知覚される。この4次元構造は、万人に共通する絶対的な「今」という瞬間は存在しないことを意味する。
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- ある観察者が「同時」と考えることは、他の観察者にとっては必ずしも同時である必要はない。したがって、時間と空間は観察者の視点と空間内の動きに相対的なものである。
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- GPS衛星は、時間の相対性理論が実用的に重要な意味を持つ良い例である。 両者が高速で移動していること(特殊相対性理論)と、地球の表面から遠く離れていること(一般相対性理論)から、地球上の私たちとは多少異なる時間の流れとなっている。 これらの影響を考慮に入れなければ、GPSナビゲーションは毎日数キロメートルの誤差が生じる。