今、遠くの太陽系システムで起こっている事を見ることができますか？

[Published: August 3, 2022 2.13am AEST]

[質問] パルル、13歳、スリガンガナガル、インド

[答えてくれる先生] Jacco van Loon

「今」の意味は何でしょうか、そして私たちの「今」はどこか他の場所の「今」とどのように関連しているでしょうか？

光の速度（毎秒300,000キロメートル）より速く移動できるものはありません。これは、宇宙の遠方の物体からの光が私たちに届くまでに時間がかかることを意味します。

天文学者は、光年 (light years) で宇宙全体の広大な距離を測定します。これは、光が1年で移動するのにかかる距離です。望遠鏡を使って、たとえば10光年の距離（95兆キロメートル離れたところ）である太陽系システムを見ると、それはあなたの時計で10年前の事のように見えることを意味します。

友好的なエイリアンが10光年離れたその太陽系システムに住んでいて、私たちが彼らにメッセージを発した場合、彼らは10年後にメッセージを受け取るだけです。私たちがメッセージを送るときの私たちの「今」は、彼らの未来になります。しかし、私たちが彼らからメッセージを受け取った場合、私たちの「今」は彼らの過去になります。

これは、遠方の太陽系システムで現在何が起こっているのかを知る方法がないことを示唆しているようです。しかし、私たちは有名な物理学者アルバートアインシュタインの相対性理論に答えを求めることができます。これらの理論は、オブジェクトとそれらを取り巻く空間と時間との関係を説明しています。

時間の旅

アインシュタインの理論は、何か特別なことを明らかにしました。もしあなたが地球を離れて、光自体の速度に近い、宇宙を非常に速く移動することができれば、あなたの時間はあなたが地球に置き去りにした誰かの時間よりも遅い速度で通過するでしょう。

あなたが双子の姉妹を地球に残し宇宙を旅して、10光年離れて10光年戻ったと想像してみてください。あなたが留守の間、時間はあなたがた二人にとって異なって経過するでしょう。あなたの妹にとって、20年が経過するでしょう。しかし、あなたの移動速度が光速の1％以内の遅れで到達できたとしたら、あなたにとってたった3年しか経っていないでしょう。あなたが家に帰ったとき、あなたの妹はあなたより17歳年上です。（注1）

光速の0.1％以内の遅れで移動した場合、出発したときよりもわずか1か月歳をとって戻ってきます。あなたの妹はあなたよりほぼ20歳年上です。（注2）

これはトリックのように思えるかもしれませんが、私たちはそれが真実であることを知っています。宇宙線と呼ばれる非常に動きの速い粒子が地球の大気中の原子に当たると、ミューオンと呼ばれる不安定な粒子が生成され、崩壊します。これらのミューオンはどれも地球の表面に到達できないはずです。しかし、私たちはそれらを見ます。彼らの時間は私たちよりも遅いので、彼らが私たちに到着する前にバラバラになることはありません。

あなたが光速で旅行することができたなら、あなたのために時間が経つことはありません。あなたの「今」は、遠くの太陽系システムや銀河の「今」と同じになります。なぜなら、あなたはすぐにそこにいるからです。あなたはあなたの出発地と目的地に同時に存在するでしょうが、他の人はあなたが彼らの時間をかけて旅行するのを見たかもしれません。残念ながら、人間や宇宙船のように、質量のあるものは、正確に光速で移動することはできません。

時間は決まったものではありません。それはあなたとあなたが自分の周りの世界を見る方法にとって本当に意味があるだけです。あなたがそれについて考えるようになるとき、時間はおそらく人生の最大の謎です。

この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversationと各著作者からの承認に基づき再発行されています。日本語訳は、archive for kidsの翻訳責任で行われています。Webサイトでオリジナルの記事を読めます。

[編集者注] 注１: 光速の 99.0％ の速さ。 注２：光速の 99.9％ の速さ。