アルバート=アインシュタイン
天才は誰かとみんなに聞いたら必ず名前があがるであろうアインシュタイン。
アインシュタインといえば相対性理論、
相対性理論といえばアインシュタインですね。
前回話したニュートンの力学は古典力学といわれますが、アインシュタインは「相対性理論」と「量子論」で現代の物理学を生み出しました。
別の言い方をすれば、アインシュタインの物理学が、ニュートンを古いものにしてしまったともいえます。
ドイツに生まれたアインシュタイン。
幼少期は、結構ヤバかったようです。
ボウリングの球を投げつけたり、農具で妹をなぐったりしました。
よく聞きますよね、天才的な偉人って子供の頃は勉強ができなかったとか周りとコミニュケーションをとらなかったとか。
大人になったアインシュタインは、意外にも最初から研究の世界にいたわけではありません。
大学の先生とうまくいかず、大学卒業後は特許局の局員になります。
この仕事は、他の人の発明・研究が特許にあたるかどうか判断する仕事で、アインシュタインはさまざまな分野の最先端の研究に触れることができました。
そして、アインシュタインは仕事が早かったので、かなり時間があまり、その時間で自分の発想を研究の形にすることに没頭できました。
26歳の時、なんと４ヶ月で３つの論文を発表します。
「 光電効果 」
「 ブラウン運動 」
「 特殊相対性理論 」
この３つは、その一つ一つがどれもノーベル賞級の発見でした。プロの科学者ではない人物の発表が研究業界に大きな影響を与えることは、非常に珍しいケースでした。これはのちに「奇跡の年」と呼ばれます。
特殊相対性理論は次のような内容です。
①光の速度は誰が、どこで観測しようと、絶対に変わらず、秒速30万kmである。(光速度不変の原理)
②すると、光の速度に近い乗り物で移動している観測者と、地上の観測者は、どちらも同じ光の速度を観測できる。
③「距離」＝「速さ」×「時間」(きはじ)が成り立つので、つじつまを合わせるため、高速の乗り物の観測者の「時間」は反比例して地上よりも長くなり、「距離(つまり空間)」もゆがむ。
つまり、光について考えることで、ニュートンが絶対的に変わらないと信じていた「距離」「時間」が絶対のものでなく、状況によって異なる、相対的なものであることがわかりました。きはじの公式にそんな欠点があったなんて、とても驚きです。
この、特殊相対性理論は私たちの生活にとっても身近な技術に生かされています。例えば位置情報(GPS)です。自分たちの今いる位置情報を一度人工衛星に送信し、人工衛星が地図と合わせながら私たちに送り返すことで、自動車の運転中にリアルタイムで現在位置が地図上を動きます。ここで人工衛星は宇宙空間に近いところを高速で移動しているので、そのままデータを送受信すると時間がずれてしまいます。そこで特殊相対性理論を使って人工衛星上の時間を計算し、そのズレを考えながらデータを送信することで、表示される地上の位置と実際の位置がぴったり重なるように修正されます。
ちなみにアインシュタインはこの特殊相対性理論を、常に想像力を豊かにすることで生み出しました。彼に関連する名言の額が、サイフロのサロンの壁にかかっています。そこにはこう書かれています。
”想像力は知識よりも大切だ。”
まさにサイフロの適性検査は、それを体現しているような問題が多いですね。
その後、アインシュタインは研究成果が認められてチューリッヒ大学の大学教授になり、有名な一般相対性理論を発表します。一般相対性理論は一言でまとめられます。
“重力によって、光も時間も空間もゆがむ”
これにより、ものすごい重力で光を含む周りのものを全て飲み込む空間、ブラックホールの存在が予想されました。宇宙の話で必ず話題に上がる、みんな大好きブラックホールは、アインシュタインが想像したものだったのですね。
ちなみに2020年の研究では、東京スカイツリーの展望階と１階とでは重力が異なるので、それによって時計の進み方が異なることが実験により明らかになりました。１階のほうが重力の影響を受けやすいので、展望階よりも若干遅くなります。
この研究成果から、特殊相対性理論だけでなく、一般相対性理論も、私たちの生活に役立ってくるでしょう。
ところで、特殊相対性理論を支える大切な式に「エネルギーと質量の等価性」があり、E＝mc²の公式で知られています。質量mはエネルギーEに変えることができる。別の言い方をすれば、物質を人工的に壊すことができれば、その際に大きなエネルギーを取り出すことができます。
こうした最先端の科学技術は、真っ先に戦争へと利用されることが多いです。
特殊相対性理論が科学者の間に受け入れられた時代は、第二次世界大戦の真っ最中。アインシュタインは当時、ナチスが権力を掌握したドイツを逃れて、アメリカで研究を続けました。すると、ドイツの研究チームが核分裂により大きなエネルギーを取り出す方法を発見したことを知りました。
ドイツの核爆弾が完成間近だいう情報を知らされたアインシュタインは、アメリカ大統領に原子爆弾の開発を求める手紙に署名しました。その後すぐに、特殊相対性理論による人工的な核分裂や核融合が開発されました。E＝mc²を中心としたアインシュタインの研究成果によって、原子爆弾が完成してしまいます。
アインシュタイン自身はこの核爆弾の開発に参加していないものの、実際に広島、長崎に投下されてしまった時、なんということだと嘆いたそうです。
その後ドイツの核開発の情報は誤りであったことがわかり、アインシュタインは落胆しました。そのため、戦後は平和活動を熱心に行い、1955年、世界から核兵器をなくそうというラッセル＝アインシュタイン宣言に署名しました。この宣言が世間に公表される前にアインシュタインは亡くなりましたが、彼の遺志は研究成果を戦争に用いてはならないとする活動として今も科学者たちに受け継がれています。
アインシュタインの脳は本人の死後細かく分けられ、世界中で保存されています。彼の脳の大きさは当時の平均を下回っていたそうです。
アインシュタインは生まれつきあったハンデをものともせず、物理学の世界を変える大発見をしました。サイフロを受ける皆さんも、得意・不得意があるかと思いますが、不得意なところがあったとしても諦めずに向き合ってください。そうすれば自分のやりたいことを形にできるでしょう。
さぁ、しっかり対策を行い、
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