息子に相対性理論の説明をした時の話

僕「この前、相対性理論が一体どういう理論なのか知りたいって言ってたよね。You Tube2時間くらい見て分かった気がするから説明していい？」

息子「えー、2時間もYou Tube見てずるい。それ見たい」

僕「まあまあ、ちょっと説明させてよ」

息子「いいよ」

僕「まず、相対性理論をいきなり説明することは出来なくて、光速度不変の原理から説明しないといけなくて」

息子「何それ？」

僕「父さんも知らなかったんだけど、光の速さは秒速30万キロメートルらしいんだけどさ」

息子「それは知ってる」

僕「さすがやな。で、光というのはものすごく不思議な性質があって、例えばありえないけど光と同じ速さで並走していても、光の速さは秒速30万キロメートルなんだって」

息子「へー、知らなかった」

僕「普遍ということだから、もっと極端に言うと反対方向から秒速30万キロメートルですれ違っても、すれ違った光の速さは秒速30万キロメートルなんだって」

息子「うん、それで？」

僕「と言うことはだよ、光は空間の中を進んでいる訳だけど、不変なのは光のほうになるよね？」

息子「うん」

僕「と言うことは、空間と時間のほうが歪んでくれないと理屈が合わないことになるんだよね」

息子「うーん」

僕「なかなか受け入れ難いけど、光の速度がどんな状況でも不変だとすると、時間と空間が可変になってくれないとおかしい訳よ」

息子「分かったような、で、相対性理論って何の役に立つの？」

僕「君たちはそうやって物事をすぐ役に立つかどうか考えるからなあ。。だいたいすぐ役に立つ知識はだいたいすぐに陳腐化するから、知らなかった事を知ること自体に価値があると思うけどな、父さんは」

息子「お説教はいいから、続き教えてよ」

僕「せやな。で、光の速度の方が普遍ということだから、物体が光の速さに近づけば近づくほど、光の方は秒速30万キロメートルを守ろうとするわけであって、どうなるかというと時間の進みが遅くなるってことになるのね」

息子「うん」

僕「生活に関係がある所で言うと、スマホのGPSは人工衛星からの電波を捕えてスマホの位置を特定している訳だけど、人工衛星は宇宙空間を時速約3万キロメートルくらいで動いているらしいんだけど、ものすごく早いから、相対性理論に則って人工衛星の時計は地球に比べて時間が遅く流れるということになるんだけどさ。ここまでわかる？」

息子「物体が早くなると時間の進みが遅くなるんでしょ、光の速さが不変だから」

僕「そうそう、で、実はここまでの説明が特殊相対性理論の話で、ここから先は重力が時間と空間に及ぼす影響を含めた一般相対性理論の話をしないとGPSの話は完結しないんだけど、一般相対性理論はかなり難しいらしくてね。とにかくGPSは相対性理論の計算式を組み込んで時間を補正しているから、正しい位置を表示出来るって事なんだって」

息子「ふーん」

僕「分かったような、分からないようなって感じやな。まあ光速度が不変だから、時間と空間が可変になる、相対的になるから相対性理論なんだと思うよ」