相対性理論を学びたい人のために

まだ一度も相対性理論を勉強したことのない人は、何か一冊相対性理論の本を読みかじってみて、なぜこんなことが?という、疑問を持ってからこのブログに来てください。ブログの先頭に戻るには表題のロゴをクリックしてください

ありがとう。物理学者諸君。(その2)

 現在2021年5月22日19時55分である。(この投稿は、ほぼ3196文字)

麻友「昨日の、真空の透磁率の話を、もう人に、話したわね」

私「アイディアは、他の人に話した方が良い」

結弦「どう説明したの?」

私「マックで、『駆け落ちのシミュレート(その5)』のときの、Aさんと、『駆け落ちのシミュレート』のときの、『この原題は、何なんでしょうね』と言った知り合いの人、Mさんと言うのだけど、のどちらに話そうかな? と思っていた。結局、Aさんは、文学部なので、Mさんに、話した。もっとも、スマホで、昨日の記事を、最初から見せただけだけど」

若菜「ブログを見せちゃう、という手もあるのですね」

私「『文章が、上手いな』とか、言ってたけど、そんなのは、お世辞でもあるから、流して、別な、20億年前に、核分裂の原子炉が、できていた、という信じられない話が載っているので、持って行っていた、2012年の理科年表を見せた」

麻友「結局、向こうは、正しいとも、正しくないとも、言えなかったのでしょう?」

私「それは、そう。一般の人が、秒の定義を18桁、にするために、{\mu_0} を、変な値にした、なんて、分かるはずない」

結弦「だけどさあ、僕、思ったんだけどさ、1秒というのは、ちゃんとは言えないけど、セシウムの原子の振動が、1回の時間があって、それの、9 192 631 770 倍なんでしょ。つまり、1秒の {\displaystyle \frac{1}{9~192~631~770}} は、もう定義されている。これは、計算すると、{1.087827757 \times 10^{-10}} くらいだ。つまり、もう小数点以下10桁、定義されている。これを10分の1、つまり、例えばある時間間隔Iがあったとき、それを10個集めて、それが、さっきの {1.087827757 \times 10^{-10}} なら、Iは、セシウムの原子の振動の1回分の、10分の1だと、分かって、こういう風にして、もっと、100分の1も、1000分の1も、って、18桁どころか何桁でも、定義できない?」

私「結弦。お前の本当のお父さんは、陸上選手だったよな」

麻友「ああ、甥御さんに、話しかけているのね」

結弦「うん。そうだった。今でも、朝、必ず走りに行ってる」

私「運動音痴の私には、分かってあげられないのだが、100メートル走を、例に取るなら、スポーツ選手なら、12秒より遅いような人間は、選手になれないよな」

結弦「サッカー選手でも、12秒台より遅いと、もう役に立たない」

私「そうだな。そういうとき、タイムというのは、ほぼ必ず、ディジタルの時計で、測るよな。

00:00:11 23

みたいに」

結弦「秒の桁は、60進法だけど、23のところは、100分の1秒で測ってるから、10進法なんだよね」

若菜「お父さんの言いたいこと、分かった。この時計で、1000分の1秒なんて、測れないと、言うんでしょう」

結弦「えっ、1000分の1秒? あっ、そうか。1000分の1秒まで、書いてある記録なんて、普通ない。でも、お父さん。写真判定というのが、あるんだよ。ゴールのところに、ずっと動かしているフィルム、あっ、いや、・・・。今だったら、動画を撮れば、どっちが先に付いたか、コマ送りすれば、何千分の1秒かも、分かるよ」

若菜「だからぁ。コマ送りって言っている時点で、限界があるのよ」


結弦「あっ、そうか。これより、短いのは、測れないという限界が、あるのか」

私「ただね。人間も、大したもんでね、セシウム133の時計が1967年に、標準と定義されたときは、精度は10桁だったんだけどね、10年で1桁ずつ、くらい改良されて、現在15桁まで、来た。実は、現在、あらゆるものが、インターネットに繋がっているので、地球上、いや、地球のそばに、少なくとも1個、正確な時計があれば、それで、済んじゃうような、時代になっている。そして、まだ2008年の『パリティ』に頼るけど、セシウム133の時計と、原理の異なる、光格子時計(ひかりこうしどけい)というものが、少なくとも5年後には、実用化されるという。これだと、18桁、つまり {1 \times 10^{-18}~\mathrm{s}=1~\mathrm{as}}(1アト秒)まで、測れる」

麻友「そんな、2008年に、もう18桁達成していたのに、なぜ、2026年まで、かかるの?」

私「それ、私も、変だなって思って、調べたんだよね。そうしたら、この光格子時計って、短い間隔なら、18桁の精度で、測れるんだけど、長い時間を、測るのが、苦手みたいなんだ。その日だけなら、素晴らしい仕事ができるけど、何年分も、契約結ぶと、上手く働けない私みたいに」

麻友「ふざけてないで、本当のこと、言いなさいよ」

私「これ、本当なんだ。2020年11月3日の報告で、『185日間で、80パーセント以上の高稼働率運転を達成』とある。読んでみれば?」

www.aist.go.jp

麻友「80パーセントの稼働って、20パーセントは、何やってるの?」

私「止まってるんだよ」

麻友「なぜ?」

私「この時計、振動に弱いんだ。それこそ、そばを車が通っただけで、止まる。人間が、手動で、もう一回動かしてあげないと、止まったままなんだ」

麻友「えっ、この科学万能の時代に、超高精度なのに、ちょっと揺れただけで止まる時計。ゲノムを自由に書き換えられる技術があるのに、新型コロナウイルスすら倒せない世の中。科学を、『科学者がきちんとやってくれるでしょ』と、任せてきた、私の様な、文系の人間が、法律や、文学や、哲学や、芸術や、スポーツなどで、遊びまくっていたことの、ツケが、回ってきたのね。太郎さんだって、物理学を究め切れていないのだから、同罪よ」

私「歴史上最高の、数学者で、物理学者である私が、自分が果たすべき役割を、果たせていないことを、ヒシヒシと感じているのは、事実だ。だが、文系の人が、科学が分からないというのは、数学が分からないだけだろ。よく、大学で、『微積分は、2度学べ』と、言われるんだ。どんな天才だって、一回聞いただけで、全部分かるはずない。私が、このブログで、何度も言っているように、小学校のときも、中学のときも、高校のときも、大学のときも、習うより何年も前に、勉強してあるから、学校で習ったとき、一発で分かったように、見えるだけなのだ。数学は特にそうだ。(ヴァイオリンなどの)音楽は、3歳から4歳までに始めなければ、絶対にもう無理だ。でも、数学は、熱意があれば、何歳からでも、目的のところまで、行かれる。そこが、芸術と科学の違いだ。『証明っていうのが、全然分からなかったですね』と、言っていた人がいたが、だったら、自分で、『証明とは、こういうものだ』と、自分なりに規則を作れば良いんだ。自分なりの数学。自分の納得できる数学を、作って行って欲しい。そうすれば、科学は分かる」


若菜「今日は、科学論に、なってしまいましたね」

結弦「秒が、18桁の精度で分かるというのも、少し分かった」

麻友「もう、22時34分よ。いい夢見てね」

私「ありがとう」

若菜・結弦「おやすみなさーい」

麻友「おやすみ」

 現在2021年5月22日22時36分である。おしまい。