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2016

「時間とは何か?」についてあらゆる側面から考えてみる。

CATEGORY物理学

こんにちわ。ゆうひのぼるです。
今日のテーマは「時間」です。

時間とはなんなのか?

時間とはもちろん私達、人類が決めた定義です。
しかし人間が細かい数字を決めたとはいえ宇宙には始まりからすでに時間が存在しました。
ビッグバンという大きな爆発がおこってからというもの時が流れ続けています。

そうして一度流れた時は元に戻ることはありません。

まぁもちろん、これは今のところのお話ですが。(笑
未来ではタイムマシンが作られているかもしれませんしね。
それに光の速度の影響から50光年先にある恒星は地球にその光が届くまでに50年の月日が
経ちますので、地球から見える映像は50年前の姿になります。

なのでもし仮に、隕石が衝突して破壊されてしまってもその姿を地球が見れるのは50年先の話になります。
すでにそこにはない実態がないものが見えていることでもあります。

これは少し不思議ですよね。

まぁというか、こんなに宇宙がでかいのに一番の速さを誇るのが光というのが少し不思議です。
1つの銀河系で例をとれば、はじからはじまで10億年くらいかかる銀河がありますが10億年って
結構かかりますよね。
宇宙のスケールにしてみれば、超スローです。
というかもっと早いものがあっても不思議ではないくらい光が最速なのに違和感を感じます。

例えば地球規模でしたら光の速さって問題ありませんよね。
見た者がほぼ同じ時間に反射してかえってきますからそのままの姿を見る事ができて
生命は他の生命を食べることもできますが、仮に見たものが50年前の姿ならば
そこに言って動物を食べようと思ってももういないわけです。

例えばもし仮に宇宙規模に物凄いでかい生命体がいたとしてそれは有機物でなくても
ある場所にいきたいと考えていたとしてもそれは何億年も前の姿を映していたならば
行ったとしても姿が全然違うわけです。

少し脱線しましたがこのように宇宙は生命が誕生し生存するためには可能性の何%かを常に有しているのですが
宇宙自体は何か役割を放棄したように感じ、宇宙の存在自体すらも生命体が進化しやすいように
プログラムされているような気がします。

とここまで考えましたが、その超でかい生命体が進むスピードが光以上に早ければ話は変わってきますが
相対性理論では上限が光なために光以上に早いとされているものはありません。


ちなみに1光年とは時間ではなく、光が1年かかって進む距離です。

そして光の速さは1秒間に30万キロメートルです。


太陽系から一番近い恒星「αケンタウリ」これは3重連星の恒星系の恒星ですが
光の速さで4.2年かかります。


今のところ人工の探査機を送っても何十万年もかかってしまう距離です。

私自身、今の技術でも数十年で行ける方法を考えていてある方法を思いついたのですが
技術的にも費用的にもどれくらいかかるのか検討もつきません。

どういう宇宙船で、どのようにいきどういう方法で映像を地球を送るのかというような
詳しい論文のようにまとめられたのならば、発表してNASAか有志の投資家がやってくれたらなーとは
ひそかに思っていますがどうでしょうね(笑

ただ他の恒星系に行けるということはとてつもないミッションなので実現するのはまだ先ですね。
今はそれよりも火星やエンケラドゥス、エウロパでの生命探査に力をそそいだほうがいいとは思います。
まぁしかし火星に生命体がいるというのは難しいと思いますから痕跡になると思います。


これよりちょっと長さと速さと比例について物理学的なことを書きます。
多少なりとも物理学をかじっておくと、ぐっと宇宙のことが面白くなります。
それは自分の中で宇宙を測る尺度が作られるためです。
もちろん小難しいことを書くつもりありませんし、できるだけ簡単にまとめておきますので興味
があるかたは是非ご覧下さい。


長さについて

長さの単位はメートルでこれはフランス革命の時に決められましたので
歴史はまだ浅いのです。

これは地球の北極から赤道までの距離を1万メートルと決めその1000万分の1
を1メートルと定義付けしました。


速さについて


進んだ時間をt

進んだ距離をl

速さをv

にして、l(進んだ距離)=v(速さ)×t(進んだ時間)

と表すことができます。


式は進んだ時間と距離が比例していることを示しています。
この考えでも分かるとおり宇宙では始まりからすでに時間も始まっていたことがわかります。
そして時間が進むとわかるために距離もですが。

l(進んだ距離)=l(進んだ距離)×t(進んだ時間)

という式で速さと時刻の関数の式を表すことができます。
もちろんこれは直線上を運動している物体に限られます。

v(速さ)=v(速さ)×t(進んだ時間)

という式で速さは進んだ時間によって計算することができます。

Δt(時刻のわずかな変化)=t2(時間)-t1(時間)

上記の式は式にすると小難しいように感じますがなんのことはありません。
単純に、速さというものは常に一定ではなくて変化しているのですね。
車で60キロで走っていたのにメーターを見ると次の瞬間には65キロになっていたようにです。

この「時刻によって変わる」その変化を解く為の式が上記なわけです。ちなみにΔは「デルタ」と読みます。
「さんかく」とは読みませんのであしからず(笑

Δl(移動距離)=l(進んだ距離)×t2(時間)-l(進んだ距離)×t1(時間)

位置の変化を調べたい時は上記の式で解くことができます。
もちろん車で言えば時速60キロから65キロになるのに増えたのは5キロで
たいがい変化している数は少ないものになります。

これを宇宙規模で考えてみるとどうでしょうか。
超新生爆発が起きて恒星が爆発したときに飛び出ていく岩のスピードでは
時速60万キロだったものが時速65万キロになるまでに進んだ距離には互いに相関関係があり
進んだ距離に依存しているわけですね。


量の変化も式で求めることができます。
その場合は量変化を記号fで示します。



v(速さ)×(時間)= Δl(時刻によって進んだ距離の変化)×Δt(時刻によって変わった時刻の変化)

上記の式で物の移動距離とその物がかかった時間からそのものの速さを求めることができます。


ちなみに応用として

v(t)= l(t2)-l(t1)  l(t2)-l(t1)
       ーーーーーーーー  = --------ーーー
          Δt         t2-t1

という式もできます。
上記は微分と呼ばれる式で微分とはそもそも「狭い範囲の関数の変化を比例の関係で表すという意味」
があります。

式にするとなんかとっつきにくくて難しく感じますがなんのことはりません。
小学校にならった時間と速さと距離の関係にほかならないのです。

比例について

比例とはなんなのか
比例とはある一方に対してある一方も関係して数値が変化していくというような意味があります。
例えば、

「部屋の温度が低くなるのにつれて私のお腹が痛くなっていった」(笑

というような文章がある場合部屋の温度とお腹の痛みに比例の関係があるといえます。

これを踏まえた上で物理学では比例を簡単に表した式があります。

y=ax

と書くことができaを比例定数と呼ぶことができます。

逆に反比例する場合などでは
  a
y=ー
  x

と式にすることができます。
または

xy=a

と表すことができます。


まとめ

是非以上の式から色んなものの過程を決めて計算していくと物理学のおもしろさもとい
宇宙のおもしろさを感じることができるのではないかと思います。


私が作っているのはゲームなので一見物理学とは関係ないように思えますが
「宇宙」がテーマになっているのでどうしても必要な最低限の知識です。

宇宙に興味がある方にとってよだれがでてしまうような宇宙の不思議や面白さをふんだんに
扱ったゲームを作っていますのでそちらもどうぞよろしくおねがいします!

ではまた会いましょう^^さようなら!
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