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相対論的な時空の基本：その１－アンドリュー・ポンチェンとトム・ウィンティー

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    空間 それは物事の起こる場所
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    時間 それは物事の起きる時
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    我々は 物のある場所と 物事の―
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    起きる時間を測定できます
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    しかし現代の物理学では
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    「どこ」と「いつ」は実際のところ
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    切り離すことのできない
    一つの質問となるのです
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    宇宙についての
    理解が深まると
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    ３次元空間に時間を加えて
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    一つの概念 つまり
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    ４次元の「時空」で
    置き換える必要があるのです
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    これから一連のアニメで
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    時空を探検し
    これを説明していきましょう
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    アニメ？
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    まあね
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    我々はアニメのようになっていないって?
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    勿論なりますよ！
    ここから あそこまで行ってみましょう
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    わお！ どうやってたどり着いたの？
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    どれ程 速かったんだろう？
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    走った？ それとも歩いた？
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    真っ直ぐに移動した？
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    おっと！ それに答えるには
    漫画的な物理学を
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    物理学的な物理学にして見せないと
    いけませんね
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    もっと多くのコマが必要になります
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    お願い もっとパネルを！
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    OK アンドリューの位置は
    パネルごとに少しずつ 異なっています
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    そう 各パネルには
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    各時刻にアンドリューが
    どこにいたか記録されていますね
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    素晴らしいことです
    でも数百のパネルを
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    切り出して
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    積み重ね
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    パラパラ漫画のようにしてみましょう
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    パラパラと本をめくると
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    １秒間に24コマのパネルが
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    次から次へと表れてきます
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    そらね！アニメだっていったでしょう
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    今度は私が歩いているところを
    見てもらいましょう
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    各パネルを描いて
    めくる本を作るのは
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    私の動きを記録する
    一つの手段ですね
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    アニメや映画の仕組みは
    こんな感じです
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    お分かりのように
    私の歩く速さはというと
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    フェンスの杭の間を
    通り過ぎる時間が２秒で
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    ４ｍ間隔となっているので
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    空間を移動した速さを
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    計算することができて―
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    毎秒２ｍとなります
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    でも本をパラパラしなくても
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    パネルから直接計算することだって
    できるかもしれません
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    めくる絵本の端っこから
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    杭とアンドリューを
    全てのパネルで見ることができますが
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    杭とアンドリューを
    全てのパネルで見ることができますが
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    パネルごとに彼の位置が
    少しずつずれています
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    毎秒24コマでめくったときの
    アンドリューの動きを
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    ただ眺めるだけで
    速度を含めて
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    アンドリューに起こることを全て
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    予測することができます
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    パネルをめくる必要は全くないのです
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    アンドリューの動きを
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    パラパラ漫画の線で表したものは
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    時空図として知られ
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    これで場所と時間が分かるのです
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    アンドリューの動きを表す線を
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    彼の世界線といいます
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    私が歩くのではなく ジョギングすると
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    杭の間を1秒ごとに
    通り抜けることができるでしょう
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    彼はアスリートでは…ありませんね
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    それはさておき この新しいパラパラ漫画を
    最初から見てみましょう
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    前と同じように
    解析することができます
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    ジョギングするアンドリューの
    世界線は
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    彼が歩いた時の世界線よりも
    より傾いています
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    彼が歩いた時の世界線よりも
    より傾いています
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    パネルをめくらなくても
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    ２倍の速度で動いていることが
    分かります
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    でも ここからがちょっと難しい話
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    物理学では 他人の立場から
    見てみるのが良いのです
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    結局 物理学の法則は
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    誰にとっても同じであるべきです
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    さもなければ 誰も法則なんかに
    従いません
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    もう一度 漫画のことを
    考えてみましょう
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    ジョギングするアンドリューを追って
    カメラ撮影をします
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    塀の杭が近づいては
    彼の後ろに通り過ぎていきます
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    同じパラパラ漫画を眺めるだけでよく
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    パネルを描きなおす必要はありません
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    とり出したフレームを
    単に少しだけ傾け
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    アンドリューの傾いた世界線が
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    完全に垂直になるようにします
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    なぜかって？
    めくってみましょう
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    そうです 私は静止した状態で
    パネルの中央の
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    一点でジョギングしているのです
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    パラパラ漫画の線は
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    私の世界線は
    まっすぐ上に伸びています
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    杭は私の後ろを通り過ぎていますね
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    今や 杭たちの世界線が
    傾いているのです
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    このようにパネルを配置し直すことは
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    ガリレイ変換として知られていて
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    これで物理現象を他人の視点から
    解析し直すことになるのです
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    この場合 私のことですね
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    結局のところ 特に観測者が
    様々な速度で動いているとき
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    別の視点に立ってみることは
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    いつだって良いことなのです
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    あまりにも速度が速くなければですが
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    宇宙線が光速で動いていると
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    あなたの視点をパラパラ漫画で
    表わそうとすると失敗します
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    そうならないようにするには
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    パネルを積み重ねていくのではなく
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    一緒にして くっつけなければ
    なりません
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    固定された時空が必要となるのです
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    これについては次回のアニメで説明しましょう
Title:
相対論的な時空の基本：その１－アンドリュー・ポンチェンとトム・ウィンティー
Description:

空間は物事の起こる場所で、時間は物事の起きる時です。でも宇宙を正しく理解しようとすると、この２つの概念は一緒にして考えなければならないことがあります。３回にわたる講義の第１回では、時空について、陽気なアンドリュー・ポンチェンとトム・ウィンティーが、空間と時間の基本をまずは別々に取り扱い、次にパラパラ漫画を用いてこの２つの概念を一緒にして見せていきます。
講師：アンドリュー・ポンチェンとトム・ウィンティー
アニメーション： Giant Animation Studios
＊このビデオの教材： http://ed.ted.com/lessons/the-fundamentals-of-space-time-part-1-andrew-pontzen-and-tom-whyntie
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:06

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