E＝mc＾2！

物理の時間です。

注意※インターネットソースとうすっぺらな知識に基づいているのでくれぐれも本気にしないでください。

マッハ：時速１２２５ｋｍ
光速　：時速１８００万ｋｍ

音速≒マッハ１
光速≒マッハ８８万

マッハとは！
飛行機の速さをあらわすのが「マッハ」。飛行機のまわりを流れる空気の速さが音速と同じとき、この速さを「マッハ1」という。

音速とは！
振動（こまかく震えること）する物の表面では、空気の分子が押し引きされ、分子が少ない層とたくさんある層が次々にできて空気を伝わっていく。これが音波で、その速さが音速。音速は気温15度、1気圧、湿度0％の空気中だと秒速340.3メートル（時速1,225キロ）で、気温が高いほど速くなる。

光速とは！
1秒で地球を7回半廻るスピードが光速で、秒速にすると30万Km、時速にすると1800万Kmということになる。

光速度普遍の原理とは！
色々な実験を行った結果、光の速度は普遍だった。光速で飛ぶロケットがあったとして、その正面から同じ光速で飛ぶロケットがこちらに向かってきているとする。普通に考えれば、この2つのロケットが接近する速さ（相対速度）は、2倍の秒速60万kmだと思うが違う。秒速30万Kmで進んでいる光は、もしその前方から光が向かってきていても、それらの相対速度は秒速30万Kmのまま。

例えると、お父さんが家に帰ってくる頃だから駅まで迎えに行っても、うちで待っているのと変わらないことを意味する。もはや意味が分からない。

特殊相対性理論とは！
・物体は光速を超えることは出来ない。
・光速に近付いていくと時間の流れが遅くなってゆき、光速になると、時間が止まる。
・光速に近付いていくとその空間（長さ）が縮んでいき、光速になると、空間が０になる。
・光速に近付いていくと物体の質量が増えていき、光速になると質量が無限大になる。

速いスピードで動いていると、時間の流れが遅くなる。新幹線の運転手は、普通の人間よりもちょっとだけ長生きできる。特殊相対性理論は「物体の持つエネルギーは、質量と光速の二乗をかけあわせたもの」っていう式が有名。表題のアレ。

一般相対性理論とは！
・重力の大きい場所では時間の流れが遅くなる。
・重力の大きい場所ではその空間（長さ）が縮む。
・重力の大きい場所では質量が増える。

等価原理により発展した理論。例えば、地球よりかなり重力の大きい太陽にいると、地球上にいる時よりも時間がゆっくり進む。この考えが基となり、重力は空間を歪めるという考え方が生まれ、これにより惑星の厳密な軌道計算やブラックホールについて説明できるようになった。

ユークリッド幾何学
学校で学んできた幾何学は、ユークリッド幾何学。平行線は絶対に交わらない、三角形の内角の和は180度、というアレ。普通に生活している空間では正しいと言えるが相対性理論のように空間の歪みを考えるとこの幾何学は破綻する。相対性理論では、ユークリッド幾何学ではない幾何学を使い、計算を行っている。これをリーマン幾何学という。

リーマン幾何学
曲面を扱う幾何学、非ユークリッド幾何学の代表。歪んだ空間を考えるには、リーマン幾何学を使うことが適している。リーマン幾何学では、三角形の内角の和は180度より小さく、平行線も交わる。この幾何学を使うことによって、アインシュタインは三次元の幾何学を、四次元空間上で説明することができた。

※これまでほぼコピペ

スピードの基準というか世の中の基準、絶対値は光速から成っていて、そのすべてのもとである光の速さというのは常に一定だと、かのアインシュタインにより「光速度不変の原理」という仮定の理論上設定されている。不変の原理が仮定というのは、まだ正確には証明できていないらしいが、関連数式から導くとだいたい合ってるし、というかこれを崩すと何の計算もできないし基準がないと成り立たないから、というので誰も突っ込みはしないらしい。厳密には水の中とか真空とかの条件でも変わるけれど基本、真空状態の速度で決まっているとか、お約束のようなもの。

それから物質は光速を超えることはできない、っていうのは計算で成り立つのだそう。中性子とか磁気を除いて、タキオンが唯一光速を超えることができ、時空を越えて移動できるという理論もあるけど実際にはまだみつかっていない。残念。

タキオンは諦めるとして、現在存在する理論や加速装置では物質を光速を超えて加速させることができないけれど、これはあくまで現在の段階でのお話。もしできるようになったと仮定すると、光速に達した物質は質量が無限大になってやがて時間がとまり、これをさらに超えると時空を超えちゃったりなんかして、物質を時間を超えて移動させることが可能になったりして、すなわちアレなわけです。

なんだか近い将来いけちゃいそうだなぁ…。

光速と∞をこえた物質は光だす、っていうオカルトっぽい仮説もあって、案外あってたりするのかもなーと。SFとかでもだいたいタイムリープの瞬間「まばゆい光がっ！」みたいに光るし。

ここまでくるとやっぱり次の段階、タイムパラドックスが気になってきます。

http://homepage3.nifty.com/iromono/hardsf/timeparadox.html
これとか読んだけどまだ整理できない。もう少し勉強が必要だなー。

STEINS;GATE

ホーキング、宇宙と人間を語る