- ３か月でマスターするアインシュタイン　（１）初めまして！アインシュタイン

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00:003ヶ月でマスターするアインシュタインということなんですけれどもバリバリの文献なんですけれども3ヶ月後にはアインシュタインの彼女くらい詳しくなってみたいと思っております

00:13おーもう書いてるもう書いているえっとどなたですか僕はですね物理学者をやってます小林新平と言いますこれ何か見覚えありますこの辺のあるわけないじゃないですか本当ですかどの行も見覚えないです本当ですかブラックホールってでも聞いたことありますよねブラックホールは分かりますこれ実はですねある種類のブラックホールを表す数式なんですちょっと早いかな早いです

00:43まだちょっと早いですかちょっと進み早いかなそうですかじゃあちょっと徐々に徐々に行きましょうかね徐々に徐々に教えていただいて今回2人がひも解くのはアインシュタインの世界一度は耳にしたことがあるタイムマシンやワープこれらに深く関わっているのが天才物理学者アインシュタインの研究ですさらに

01:13スマートフォンやカーナビなど私たちの暮らしの中にもアインシュタインの理論が活かされています

01:20解説してくれるのは

01:24この中に相対性理論が潜んでます

01:27え嘘え

01:28東京学芸大学教授小林新平さん

01:34難解な科学が小に早回り物理学会切手のエンターテイナーと知的な冒険旅行に出かけましょう

01:44人類が到達した最高点の教養を本当に知らなくていいんですか

01:503ヶ月でマスターするアインシュタイン

01:56全12回にわたってお送りするこのシリーズ

02:02記念すべき第1回は

02:06はじめましてアインシュタイン

02:10福田さんまずアインシュタインって言ってですね

02:13なんか思いつくワードってあります?

02:17やっぱベロ出し

02:18ベロ出しあの写真ですね

02:19ベロ出しですね

02:20ベロ出しですね

02:21ベロ出し

02:22ベロ出し

02:23他は?

02:24やっぱ相対性理論

02:25相対性理論

02:26やっぱりそうですよね

02:27アインシュタインといえば相対性理論

02:29相対性理論

02:30有名ですね

02:31相対性理論

02:33他には何かありますか?

02:35他?

02:36はい他には

02:37他?

02:38例えばさっき言ってたこのブラックホールも実はアインシュタインが結構関係してます

02:43そうなんですか?

02:44はい

02:44他にもねブラックホールって宇宙にあるものですけど

02:48他にも宇宙に関係したワードで

02:50ビッグバンなんかもそうですね

02:52これもアインシュタイン関係してます

02:54関係してるんですね

02:56はい

02:56えー気になる

02:58あと

02:58あれですか?

02:59はいはいはい

03:00間違えました

03:01何ですか?

03:01リンゴ落とした人はニュートンでした

03:03ニュートンですね

03:03でもそのリンゴの話もものすごく関係してます

03:06関係してるんですか?

03:06関係してます

03:07実際後で出てきます

03:08えーよかった

03:09変なこと言ってもらったと思った

03:11ちゃんとそのニュートンの研究に連なっている人なので

03:13そうなんですね

03:13はい

03:14現代科学の様々な分野でアインシュタインで活躍しているので

03:17僕らが日常的に使っているものの中にも色々と

03:21アインシュタインの理論が実は入り込んでます

03:23すごい

03:24だってこれの全ての層ってことですよね

03:27そうなんですよ

03:28いやまさにそれがすごく大事なところで

03:30普通物理学者って

03:31なんかこう一つの理論の中の一部分を研究することがほとんどなんですよね

03:36ところがアインシュタインって

03:37一つの理論を作っちゃってることがいくつかあるんですよ

03:40へー

03:41なんかの創始者にいくつもなっちゃっていて

03:43確かに

03:44僕らからしたら本当にレジェンド中のレジェンドみたいな

03:47そういう人なんです

03:48アルベルト・アインシュタイン

03:52その名を世界に知らしめるきっかけとなった重要な都市があります

03:571905年

04:03アインシュタインは立て続けに5つの論文を発表

04:11後にノーベル物理学賞を受賞する

04:14考量子仮説など

04:16いずれも物理学の常識を覆す内容で

04:20奇跡の都市と呼ばれました

04:21当時特許局に勤務していたアインシュタイン

04:30名もなき青年が物理学の世界をリードする存在となっていきます

04:36中でも衝撃は特殊相対性理論

04:44それまで絶対的なものと考えられていた時間や空間が観測者によって変化する相対的なものであるという斬新な内容でした

04:58奇跡の都市から10年

05:03アインシュタインはさらに驚くべき理論に到達します

05:08それは一般相対性理論

05:13天体や宇宙そのものの姿まで説明できる理論で

05:21質量があると空間が曲がり

05:24時間の流れも変わるという衝撃の内容でした

05:28このニュースは世界中を駆け巡り物理学に革命を起こしたアインシュタインはたちまち時の人となったのです

05:411年間でめちゃめちゃ発明しませんでした

05:47そうなんですよ

05:471905年アインシュタイン奇跡の年って言われてるってあったんですけど

05:51あそこで出してる論文のいくつもが

05:55それぞれの新しい

05:57例えば量子力学とか相対性理論とか

06:00統計力学ってものに絡んでるような話とか

06:02そういうさまざまな分野の出発点になってるんですよ

06:05ちょっと今回ここにサンプラーがございまして

06:10これ何ですか

06:11分からへん時は分かれへんって言わんと

06:14心の声で押させていただくんで

06:17おもろい時はちゃんと

06:19めっちゃおもろいって言いますんで

06:20分かりました

06:21ちょっとそうやって言っていただけるように

06:23しっかり説明してきますんで

06:25いずれじっくり学ぶとして

06:291905年はアインシュタインが

06:33現代物理学の土台を築いた

06:35特別な年だったんです

06:37何があったんやろ

06:40いや本当なんですよ

06:41俺明日から頑張るみたいな感じで変わったんですかね

06:44おそらくなんですけど

06:45アインシュタインも一人ではやっぱりそれはできなくて

06:48やっぱり研究仲間とか議論できる仲間がいたんですよね

06:51僕らの物理の分野とか数学とかって

06:54一人でやるっていう感じに思われがちなんですけど

06:56意外と議論をたくさんするんですよ

06:59じゃあその仲間の人とか

07:02その相対性理論とかバンって発表された時に

07:06やっぱ友達とかに

07:08あれ俺もちょっとだけ関わってんねんけど

07:09みたいな言ってたんですかね

07:10いやそれはあったかもしれないですね

07:12俺もちょっとあれ多分俺のパスあったから

07:14みんないろいろ思ってたと思いますよ

07:17他にも直接一緒にやってなかった人でも

07:19やっぱりアインシュタインの前までに

07:21いろんな人たちの業績が実際にはあって

07:23その上に成り立っていることは確かなんですけど

07:26でも確かに最後の最後のピースをはめたのは

07:28アインシュタインかなって思えるところは多いにありますね

07:31アインシュタインが1905年に発表したのは

07:3426歳だってあったじゃないですか

07:35だからみんなですね

07:37一度は物理学者だったらアインシュタインに憧れるので

07:40自分が26になった時に

07:42やばいもう26になってしまったってみんな思うんですよ

07:45みんなめっちゃアインシュタインを意識してるんですね

07:47正直若い頃は意識してると思いますね

07:49特に相対性理論とかやっぱり知らないで物理学者になろうって人はあんまりいないので

07:55特に中高生の頃とか

07:57みんなアインシュタインに憧れるんじゃないですかね

07:59今日は彼が生み出したものの中でも最も有名な相対性理論を体で感じてみましょう

08:14ちょっとじゃあですね

08:17今からこの自転車に乗ってスタジオの中をですね

08:20ちょっと何往復かしていただきたいんですけども

08:23はいお願いします

08:23めっちゃ自転車得意ですよ私

08:25本当ですか

08:25何往復かしてくださいね

08:27何往復かするんですね

08:28はい

08:29行ってきますね

08:30はいお願いします

08:31はい行きまーす

08:33はい

08:33イエーイ

08:35イエーイ

08:37じゃあそこまで行ったらまた戻ってきてください

08:39戻るんですね

08:40はい

08:41よいしょ

08:42じゃあまたそっちの方までちょっと行っていただいて

08:46あー気持ちいい

08:47あーええわ

08:49はいじゃあまた戻ってください

08:50はい

08:51はい

08:54まだ行きます?

08:56まだお願いします

08:57今ね相対性理論の世界体感してますからね

09:01えぇ体感してます?

09:02はいまた戻ってきてください

09:03ただ自転車に乗っているだけですが

09:07この中に相対性理論が潜んでます

09:09えぇ嘘えぇ

09:10まだもうちょい続けましょうか

09:12もう一往復くらいいきましょうか

09:13えぇ

09:14はい

09:14えこのテレビおもろい?

09:17大丈夫?

09:19大丈夫ですよ

09:20はい

09:20さあじゃあ

09:23はい帰ってきました

09:24はい

09:24このくらいで

09:25はい

09:26どうですか

09:27今相対性理論の世界を体感してもらったんですけど

09:30どうですかその感じは

09:31えっと全くないですね

09:33分からない

09:34いや実はですね

09:35今福田さんに流れてた時間と

09:38僕に流れてた時間は微妙に違ってるんです

09:42え

09:42いや実は福田さんに流れてる時間は

09:45微妙に僕に流れる時間より遅くなってたんです

09:48遅い?

09:49はい

09:49分からへん

09:51ちょっとだけ時間の進み方がゆっくりになってたんです

09:54スタッフの方が今ちょっとなんか振ってるんですけどなるほどなるほどあれちょっとこれはスタッフの人も分からへん分かんないとこれこういうサインなんですねなるほどもう一斉に振られてますねすごいなんか今ものすごいアウェー感満載ですよそうですね自転車で移動していた福田さんは止まっていた小林さんと比べて時間の流れはゆっくりとなってますね

10:21早く動くほど時間と進みが遅くなるこれこそが相対性理論の世界なんです不思議ですよねどうしてそんなことが起こるのかについてはまた追って今回は福田さんと小林さんの間にどれくらい時間のずれが生じたのかを教えてもらいましょう

10:47じゃあちょっとこれ計算してみましょうかねどのくらいずれてたのかっていう

10:53どういうことなんで

10:54計算で出せるんですよどのくらいずれてたのか

10:57福田さんと僕がいるんですけども僕が感じる時間僕が感じる時間をデルタTと書きます

11:04なんで

11:06はいものすごくよく出てくる記号なんです

11:09これこれギリシャ文字でデルタって読むんですね

11:13デルタって英語で言うところのこれDなんです

11:17英語で言うところのD

11:19そう英語のアルファベットだったらDって書くのをギリシャ文字だとデルタ

11:23ただのDってことですね

11:25そうですこれただのDです

11:26三角にしただけっていう

11:27そうなんです

11:27でなんでDなのかっていうと

11:29これディファレンスの略なんですよ

11:32ほーいろいろちゃんと語源があるのか

11:35あるんです

11:35ディファレンスなのでこれは差ですよね

11:38差

11:38差ですね

11:39差

11:40でじゃあこのTは何の頭文字かっていうとこれはタイム

11:44時間

11:46つまり時間です

11:46つまりあるところからあるところまでの時間の差のことをデルタTって書くんです

11:52ほー

11:52例えばなんかストップウォッチで時間を測ってました

11:55そしたら最初1秒目からしばらく時間経って今度は3秒になったと

12:02そうするとこの間何秒かって言ったら2秒じゃないですか

12:062秒

12:06その時間の間隔のことをこう書くんです

12:10あー

12:10今例えばそうですね福田さんが例えばじゃあ30秒走ってたとしましょうか

12:14僕が福田さんを観測してた時間は30秒間のはずです

12:1930秒間見てた

12:21そうですね

12:22ちなみにこれSって書きましたけど

12:24秒は英語でセカンドなのでなのでよく秒のことはSというふうにも省略します

12:30とりあえずデルタTというのが小林さんに流れていた時間という理解で大丈夫

12:40今回は小林さんから見て30秒間福田さんが時速10キロで自転車に乗っていたと仮定し計算を進めていきましょう

12:53僕に流れてる時間はじゃあデルタTこれはだから僕が測った時間ですこれがだから30秒間ですねでじゃあ福田さんに流れた時間はちょっと記号を変えてタウというので書きましょう分からへんこれですね分からへん僕が測った時間と福田さんに流れた時間が微妙に違うのでちょっと違った記号を使って書きたいんですようんうんそこでちょっと違うよってことを明らかにするためにタウにしましたあ

12:58僕が測った時間と福田さんに流れた時間が微妙に違うのでちょっと違った記号を使って書きたいんですよそこでちょっと違うよってことを明らかにするためにタウにしましたあTの相方がタウってこと?そういうことですへえ

13:00別にまあタウじゃなくても例えばTにチョン付けたりとかはいはいはいはいはいはい

13:30上にこうによろってマークつけたりとかまあ何でもいいんですけどもよく使うのがこっちなんですこれも福田さんに流れていた時間をデルタタウと表現するという理解で大丈夫相対性理論によるとこのデルタT小林さんに流れていた時間とデルタタウ福田さんに流れていた時間は異なってくるんだそうどのくらい違いますか?

14:00とりあえず今日はですねじゃあこれが何で出てくるかもちろん一回置いといてとりあえずちょっとこの計算の続きだけ少し書かせてください分かりました知りたいのは僕が観測する時間と福田さんに流れる時間のずれですずれねずれ

14:30なので差を引き算取らないといけないですよねうん差ねはい引き算で計算しますそうするとタウになんかこんなルートとかこんなよくわかんない式出てきましたね

14:41まあこういうやつを頑張って計算してあげるわけですで具体的に計算してみたらどのくらいになるかっていうとその値がですねえっと大体ですねえっと0.0001234567891011121314えっとちょっと計算してみたらそれが大体13ぐらいでしたかね

15:07小林さんが観測した時間30秒から福田さんに流れた時間を引いて出た値はおよそつまりこの時間だけ福田さんに流れる時間はゆっくりに

15:37そうなんでそんなことが起きるのかはまあちょっとまたこれからやっていくんですけども実際に相対性理論を使って出てくる結果としては動いている人と止まっている人に流れる時間が変わっちゃうっていう結論が出てくるんです。

15:58観測する人の立場によって流れる時間が異なるというまか不思議な現象自転車で少し走った程度では時間のずれは極小レベル僕ら人間だとすると正直こんなのは大したまあ差じゃないというか全くもちろん観測なんかできないんですね

16:28でもこれをもしものすごく長い時間観測すれば当然ずれは大きくなってきますあと自転車のスピードはやっぱり遅いんですねでも例えばロケットとかに乗ってもうちょっと速い速度とかで進んでみればもうちょっと事情は変わってきますへえ例えばロケットが時速4万キロとかでまあそれだと地球の重力を脱出できるくらいなんですけども時速4万キロでロケットがバーッと飛んでいってそれで例えば1年間ずーっと宇宙空間を旅したとしましょうとはい

16:34あと自転車のスピードはやっぱり遅いんですねでも例えばロケットとかに乗ってもうちょっと速い速度とかで進んでみればもうちょっと事情は変わってきますへえ例えばロケットが時速4万キロとかでまあそれだと地球の重力を脱出できるくらいなんですけども時速4万キロでロケットがバーッと飛んでいってそれで例えば1年間ずーっと宇宙空間を旅したとしましょうとはいそうするとですね大体1年間の間に

17:041秒くらい時間の進み方がロケットの中の人には遅くなりますそれでもこんだけこれだけ1年間でそうなんです今本当に浅らかな考えでずーっとロケット乗ってたらずーっと若いまま入れるんちゃーんと思ったんですけどこんだけこんだけですただ面白いことに当の本人は分からないんですよへえ自分の流れがゆっくりになったって気づかなくって周りの人と後で比べてみたらあっ違うってことに分かるまあそういう感じなんですね

17:34めっちゃゆっくり感じますけどねやっぱりそうなんですね本人は自覚してるというかそうでしょうねきっとねいやでも多分周りもおそらくそこそこ多分自覚しててゆっくり見えてるやばいなーっていう見てる方もゆっくり見えてる多分これ早く終わんないかなーってドキドキしながらなるんでしょうねきっとねそうですねここまでのまとめ相対性理論によれば移動する速さによって流れる時間が異なるでした

18:04さらに

18:07ここに一つね箱がありますんでじゃあ今これをねここに置きますから

18:14はいちょっと高さ15センチくらいの箱なんですけどもじゃあ福田さんちょっとこの箱にですね乗ってみてください

18:21乗りますよはい

18:22今ですね実は福田さんに流れてる時間と私に流れてる時間はですねちょっと微妙に違ってるんですよ

18:30なんでやねん

18:31いやこれ違ってるんです福田さんに流れる時間の方が

18:34僕に流れる時間よりもちょっとだけ早くなってます

18:37上に折る方が早い重力

18:39はいもうスタッフさんからもう一斉にわからないっていうサインがもう出まくってるんですけども

18:45地面に立っている小林さんと箱に乗った福田さんとで流れる時間が違う?

18:53実際どのくらいずれたのかだけはちょっとご説明しましょう

18:58はい

18:58今だいたい15センチくらいだったんですけども

19:03箱の高さが?

19:05そうですね箱の高さが15センチくらいでした

19:07それも関係あるんやん

19:08関係あります

19:08高いってことはこれまあ例えば地球があった時にですね

19:12こんな大きな箱じゃないですけど箱がちょっとあってですね

19:15福田さんは僕はここにいました地球に地面にいました

19:18福田さんここにいるじゃないですか

19:20だから微妙にここの高さだけ15センチだけ福田さんは地球の中心からちょっと離れたんですよ

19:27はい地球の中心から離れたってことはちょっとだけ重力が弱くなってるんですああ確かに重力が弱いと時間の進み方が早くて重力が強いと時間の進み方がゆっくりになりますだから重力の影響で時間ってずれるんですけど

19:45時間の進み方は速さだけでなく重力にも左右される今回どれくらいずれたかというと例えばじゃあこの15センチで僕と福田さんにどのくらいの差が生まれたか観測してた時間がたった1秒だったとしましょう1秒はい1秒間でどのくらいずれるかっていうと

20:1510で111213141516で大体計算したら16くらいの値になったんですけども地面に立っていた小林さんと箱に載っている福田さんとの間で重力の大きさが異なり結果0.0000000は16秒時間のずれが生じるという結果に

20:43ちょっとだけ福田さんに流れる時間が早かったので僕よりも福田さんの方が微妙に老けたんです

20:51最悪やん

20:52上乗ってって言われたから乗って

20:56そうですよ

20:56ちょっと老けさせられたんですか

20:58そういうことです

20:58最悪やん

20:59そういうことです

20:59何それ何そのドッキリ

21:01物理使えば何でもできるんで

21:02人を老けさせることもできる

21:04できますできますできます

21:05そうやって重力によっても時間の進み方っていうのは変わってくるっていうこれがまた相対性理論から分かっていることなんです

21:12何でなのかはもう来週以降徐々に徐々にやってきますから

21:15全12回あるんで

21:17そうですね

21:17ゆっくりゆっくりで

21:19分かりました

21:19はい

21:203ヶ月でマスターするアインシュタイン

21:24ここでちょっと一息

21:28アインシュタインの豆知識を紹介するアイン豆のコーナー

21:34ご視聴ありがとうございました

22:04ご視聴ありがとうございました

22:34続いては数々の研究のアイデアにつながった思考実験について紐解いていきましょうアインシュタインの語るうえでですね避けて通れない話が一つあってそれがですね思考実験っていう話なんですけども思考実験はい考えるの本当思考ですね

23:04試行実験っていう言葉ってたまに聞くけどその言葉のとおり頭の中だけで行う実験のこと例えばですねアインシュタインが考えた試行実験で一つ非常に有名なものがあるんですけどもエレベーターが例えばあったとしますと

23:34突然このロープがパツッと切れてしまったらこれどうなると思います私いつも考えるこれ本当ですか

23:41エレベーターのロープが切れたら中にいる人はどうなるかぜひ一緒に想像してみましょう

23:49パターン1は箱だけ落ちてきて頭にズーンってなるなるほどパターン2は足は地面についたまま箱と一緒に自分も落ちるどっちなんやろうっていつも思ってたすごい良いとこついてますね本当ですか

24:09いやこれちょっとヒントになるのがひもがパツンと切れるのはちょっと極端すぎるので普通にじゃあ例えばふわっと下に落ちたとしましょうその時って何となく体重ってどんな感じになります軽くなるですよねちょっとなんかふわっと浮いたような感じしません?その加速が激しくなるのがひもがパツンと切れた状態です

24:31ってことは空中にぷかぷか浮いてるような感じがするでしょうねうん面白いめっちゃおもろい正解はエレベーターに足がついたまま重力を感じない状態になるでしたこの試行実験アインシュタインが28歳の頃に思いついたもの

24:54繰り返し試行実験を行うことで土地の大きな発見につながっていったそうです他にもアインシュタイン以外の物理学者がやった試行実験でちょっと面白いやつがあるんですけどもノーベル物理学賞を取ったこともあるですね小芝先生という方が昔ですね中学生に物理を教えてた時の話なんですけども摩擦がなかったらどうなるか答えよっていう試験問題出したんですよね

25:24もうその一文だけはいじゃあ福田さんちょっとその答えを考えてみてはいどうぞ答えを考えてみて摩擦がなかったらどうなるか

25:32摩擦がなかったらはい摩擦がなかったらどうなるか

25:40めちゃくちゃわかりますねこれじゃないですか体育館でこけても火傷しない

25:57ジャージが溶けないってことですねこれあればいや確かにこれはそうですねでもですね実は解答はどんな解答だったかっていうと例えばじゃあこれが答案用紙だったとするとですねこう問題が出されてるわけですねここに問題が書いてあるんですけど答案用紙これで出てきたらこれが正解だそうですえっ白紙白紙が正解?はい分からへん!だって摩擦がなかったらかけない?

26:25想像力を働かせるってことが非常に大事でアイシュタイ自身もですね知識には限界があるでも想像力は世界を包み込むっていうことを言っていてやっぱりずっとこう考え続けるっていうことが

26:55非常に重要でまあもちろんやっぱりそれは好きなのか嫌いなのかにもだいぶかかかってると思うんですけどもこれ福田さんとはどうですかネタとかっていやめっちゃしんどいああやっぱりそうですか答えないですはいはいはいはいはいはい自分でこれ絶対いけると思っていったネタでうまくいかなかったとかやっぱあるありますありますありますネタ合わせで盛り上がったネタほど滑ったりとかそれは芸人あるあるやったりとかしますよ逆はどうなんですかこれ受けないだろうと思って言ったらめちゃくちゃ受けたみたいな受けないだろうは受けないですあそうなんですね

27:23そうなんですね辛い仕事だ

27:26これからですね第12回まで長く学んでいくんですけれどもちょうどですねいい時期かなと思っているのが今生成AIとかたくさん出てきたじゃないですかこれから多分ですねどんどんどんどん科学の世界とか物理の世界とかも変わっていく時代になっていくんじゃないかなと思うんですちょうどそういういい時期なのでその変革期に行く前にですねこれまでの物理の世界を

27:53そう復習してですねどういうことは我々は成し遂げてきたのかだから次のステップどこに進むべきなのかちょっとそれを考えるいい時期にもなってるんじゃないかなという風に思うんですよねいいタイミングで学んでってことですねそうなんですまさにそのとおりですはい楽しみそれでは福田さん最後に今日のまとめレポートの発表お願いします

28:23本当ですかうんすごいマジでこれは本当ですかバズりますじゃあぜひ発表してくださいお願いします

28:30箱に乗るとちょっとふけるこれはもう女性はね敏感なんではいこれバズるんですかいやこれは多分バズると思います

28:44箱に乗らないようにっていう感じになるってことですかみんな乗らないそう乗らないようにって

28:49箱に乗らないようにって

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