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相対性理論

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1: 2018/07/12(木) 13:09:29.99 ID:CAP_USER
中性子星-白色矮星-白色矮星の三重星系を分析する研究が実施され、「外部の重力場の中で自由落下する物体の加速度は、物体自体の重力にかかわらず一定である」という原理が、これまでで最も厳密な試験に合格した。この原理は、アインシュタインの一般相対性理論における重要な予測であり、今回の研究知見によって裏付けられたことを報告する論文が、今週掲載される。

一般相対性理論は、他の重力論と異なり、自由落下する物体の加速度は一定という前提に基づいている。この原理は、強い重力場を持つ中性子星のような天体にも当てはまると考えられており、「強い等価原理」として知られる。ただし、強い重力場の領域で、この原理の検証が行われたことはなかった。

続きはソースで

https://www.natureasia.com/ja-jp/research/highlight/12584
ダウンロード (3)


引用元: 【物理】自由落下の普遍性を確認 アインシュタインの一般相対性理論の正当性裏付け・・・中性子星-白色矮星-白色矮星の三重星系の分析結果

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1: 2018/06/25(月) 18:58:14.71 ID:CAP_USER
約100年前にアインシュタインが発表した一般相対性理論は、現在物理学には欠かすことのできない基礎理論となっており、またわれわれの日常世界にも役立てられています。
たとえば、いまやスマートフォンにも搭載され、地図アプリなどに利用されているGPSもまた、重力の差によって地上と衛星との間で発生する時間の進み方の違いを補正するために、一般相対性理論を利用しています。

ただ、それは本当に銀河のような巨大なものにまで適用して大丈夫な法則なのかと考えたとき、すぐに大丈夫だと答えられる人はいないかもしれません。
このちょっとした、それでいて非常に重要な疑問を裏付けるための研究が、Scienceのサイトに掲載されました。

深宇宙の理解を深め、いつか進出を目指す人類にとって、一般相対性理論が正しいかどうかは非常に重要な問題です。
もし、理論がわれわれが気づいていないどこかで誤っていれば、たとえば何光年か離れた(それでも非常に近い)恒星系に探査機を送り出そうとしても、うまくいかないかもしれません。

研究者らは、理論における相対性が正しいことを示すために、比較的遠くにある2つの銀河を使った実験を行いました。

続きはソースで

https://s.aolcdn.com/hss/storage/midas/47b93390d1df3b453babbda29fa005de/206478419/main.jpg

https://japanese.engadget.com/2018/06/25/varidate-theory-of-relativity/
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引用元: 【物理学】一般相対性理論、銀河レベルでも正確性に問題なしと科学者が検証。さらなる確認作業も計画中[06/25]

一般相対性理論、銀河レベルでも正確性に問題なしと科学者が検証。さらなる確認作業も計画中の続きを読む

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1: 2018/06/23(土) 22:40:22.14 ID:CAP_USER
人類を未来へ連れて行ってくれる「タイムマシン」が開発されるのは、もはや時間の問題と言っていいでしょう。

2015年9月にロシアの宇宙飛行士であるゲンナジー・パダルカ氏は、「ISS(国際宇宙ステーション)」から地球に帰還しました。
 
 このミッションは彼にとって6度目の宇宙滞在であり、地球大気圏外の累積滞在時間で879日という新記録を樹立しました。
そして、地球の軌道上を高速で周回するISSで計2年半を過ごしたことで、パダルカはタイムトラベラーにもなりました。アインシュタインの一般相対性理論を身をもって体験したのでした。
 
「パダルカ氏が今回宇宙から帰還したとき、彼は44分の1秒未来の地球に来たことになります」、そう話すのはプリンストン大学の物理学者で、2001年の書籍『Time Travel in Einstein's Universe』
(邦題『時間旅行者のための基礎知識』)の著者であるJ・リチャード・ゴット氏。
さらに重ねて、「彼は文字通り、未来に降り立ったんです」とゴット氏は強調して語りました。

 地球で過ごしていた場合よりも、コンマ数秒分若くなったということにそれほどの驚きはないかもしれません。
ですがゴット氏によれば、それでもパダルカ氏は、現代のタイムトラベル記録を塗り替えたことになると言うのです。

 名画『バック・トゥ・ザ・フューチャー』のデロリアンのような形ではありませんが、タイムトラベルはまったくのフィクションではないのです。ゴット氏のような天体物理学者たちの中には、タイムマシンの実現に関して確信をもっている人も少なくないのです。

 そして、そこでその鍵となるのが、パダルカ氏のいた「ISS」の軌道周回速度をはるかに上回る強烈なスピードなのです。

■タイムトラベル短期集中コース

20世紀までは、「時間」というものは完全に不変なものであり、タイムトラベルは科学的に不可能だと考えられていました。
 
 アイザック・ニュートンは1680年、「時間は外部の力や場所の条件に関わらず、宇宙全体で一定の速さで流れる」と考えました。
そしてその後、2世紀にわたって科学界はニュートンの理論を基礎としてきたのです。
そこに、その後登場したのが26歳のアルバート・アインシュタインでした…。
 
 アインシュタインは1905年、「特殊相対性理論」の論文を発表。その後、この枠組みを使って10年後に「一般相対性理論」をまとめました。
 
 宇宙に関するアインシュタインの決定的な予想は多くのものをもたらしました。
そのなかでも注目すべきは、「時間」に関係しているものです。もっとも注目すべきは、「時間は速度によって伸び縮みし、物体や人がどのくらいのスピードで動いているかによって、遅くなったり、早くなったりする」という考え方です。

 1971年、科学者は4つのセシウム原子ビーム時計を旅客機にもち込んで世界を飛び回り、その後、地上に置いた時計と比較する実験を行いました。この結果、微小な時間差が生まれたことにより、アインシュタインの発見が正しかったことを証明したのです。
また、あなたが使うスマートフォンのなかにも、アインシュタインの理論を立証するある技術が搭載されているのをご存じですか?

「アインシュタインの一般相対性理論がなければ、人間が使うGPSシステムは正常に動作しないでしょう」
…そう話すのは宇宙物理学者で、書籍『Time Traveler: A Scientist's Personal Mission to Make Time Travel a Reality』
(邦題 『タイム・トラベラー タイム・マシンの方程式を発見した物理学者の記録』)の著者であるロン・マレット氏。

https://esquire.jp/var/mensclubjp/storage/images/lifestyle/tech/timemachine18_0622/01/1623208-1-jpn-JP/_1_rect980.jpg

関連動画
Why GPS wouldn't work if we didn't know about relativity
https://youtu.be/HiFW2d2gvt8



https://esquire.jp/lifestyle/tech/timemachine18_0622/01/

 伸びたり縮んだりするという時間の概念のほかにも、アインシュタインは光の速度を計算しました。
秒速30万kmというこの数字を、アインシュタインは「究極の速度制限(ultimate speed limit)」と表現しました。
人がベンチに座っていても、宇宙船で旅行していても、光速は不変と説明しました。

 アインシュタインは時間の概念に関する理論の最後の部分で、「重力もまた、時間の流れを遅めている」ということを示唆しています。
つまり太陽や木星、地球のような巨大な天体に囲まれた広大な空間のように、重力が弱い場所では時間が速く進むということになるのです。

 あれから1世紀が経ち、これらのアインシュタインの理論はうまくまとめられ、現代の天体物理学の基礎となっています。そして、それは高度な数式たちに圧倒されることによって、多くの人が肝心なことに気づかないままアインシュタインの偉大さに酔いしれているのです。
それは何かというと、アインシュタインはタイムトラベルが可能であることも証明していたということなのです。

■素粒子タイムマシン

実際、「タイムトラベルは可能だ」という理論だけでなく、現時点で実現しているのです。
とはいっても、よくあるSF映画のようなタイムマシンでのタイムトラベルのようなものではありません。

 宇宙飛行士のパダルカ氏の話に戻りましょう。
 
 彼のタイムトラベルは、44分の1秒未来というあまりに僅かなものでした。
ですが、これはその速度がわずか時速2万7000kmほどだったためなのです。
この数字は少なくとも光速に比べれば、あまり速いものとは言えません。
ですが、人類が地球の静止軌道における衛星などの周回速度よりも、はるかに速い乗り物を作ることができたとしたら何が起こるでしょうか!?

 これは商用ジェット旅客機(時速800〜950km)、あるいは国際宇宙ステーション(ISS)へ向かうロケット(時速4万km)といった、現在目にすることができたり、またはそれを応用すれば容易く想像できたりする代物(乗り物)でもないことは確かです。
光速(秒速30万km)に限りなく近い速度が出せる、それは何らかの乗り物なのです。

「素粒子レベルでは、これは実現しています。例としては、大型ハドロン衝突加速器があります。
これは日常的に亜原子粒子を未来に送り出しています」と、マレット氏。

 この加速器では、陽子を光に限りなく近い速度(99.999999%)にまで加速させることができるのです。
そして、このときの陽子の相対時間は、静止状態の人間の観察者の時間に比べて6900倍ゆっくり動くわけです。
ですから、人類はすでに過去10年間にわたって未来に原子を送り出してきたことになるのです。
とはいえ、人間を未来に送り出すとなれば話は別…。

 ゴット氏によれば、人類が亜原子粒子を日常的に光の速度近くまで加速させることができれば、概念上ですが、人間を未来へとタイムトラベルさせることはシンプルに考えられるだろうと言っています。

「西暦3000年の地球を訪れたければ、光の99.995%の速度が出せる宇宙船をつくり、それに乗るだけのこと」と、ゴット氏。

 では、2018年の現在、人間がそのような宇宙船に乗って、500光年弱離れた惑星(たとえば「ケプラー186f」)に着陸したとします。
このとき、彼らが光の99.995%の速度で旅をしたとすれば、もちろんこれはほぼ光速なので、およそ500年で着くでしょう。

続きはソースで

https://esquire.jp/lifestyle/tech/timemachine18_0622/01/

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引用元: 【相対性理論】「タイムマシン」は原理的に製造可能[06/23]

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1: 2018/05/20(日) 08:27:02.12 ID:CAP_USER
19世紀は化学が飛躍的に進歩した時代で、化学の世紀と呼ばれました。

 20世紀は物理の世紀でした。相対性理論は宇宙の見方を変え、量子力学の生みだしたエレクトロニクスや原子力などのテクノロジーが人々の生活や戦争の形態を変えました。

 では21世紀は何の時代になるのでしょうか。
その17%が経過した現時点で展望すると、これは確実に、分子生物学の圧倒的な発展の世紀となるでしょう。

 2003年にヒトの全遺伝情報(ゲノム配列)が読み取られました。
これを皮切りに、ゲノム読み取り技術はさらに進歩を遂げ、現在では、ヒト1個体分のゲノム配列なら、ほんの1日で解読できるところまできています。(もっとも、解読した断片の配列をつなげていく時間は別に必要ですが。)

 この技術は、生物学、医学、犯罪捜査、人類学などなどに計り知れないインパクトを与えつつあります。
20世紀の手法に比べ、ゲノム解析からもたらされる情報は革新的です。
これらの分野の教科書は、ゲノム解析技術によって書き換えられている最中です。
学校で習った常識はどんどん時代遅れになりつつあります。

 先日2018年4月24日、理化学研究所などのグループが、「全ゲノムシークエンス解析で日本人の適応進化を解明」という発表を行ない、話題となりました。
これは日本人2234人のゲノム配列データを解析し、この数千年間に進行した進化の痕跡を探した研究結果です。

■ゲノムって何だっけ

 遺伝情報、つまり生物の体の設計図は、「DNA」という長い長い鎖状の分子に記録されています。
どれほど長いかというと、例えばヒトの細胞1個の中に収納されているDNAをほぐして全部1列に並べると、約2mにもなります。

 このうち半分の1m分は父親から、もう1m分は母親から受け継いだものです。この1m分の遺伝情報を「ゲノム」と呼びます。
生物のゲノムの1セットには、生物の体の設計図が一通りそろっています。

 DNAは「アデニン(A)」「グアニン(G)」「シトシン(C)」「チミン(T)」という4種の「塩基」という部品が連なってできています。(長い長い焼き鳥を思い浮かべてください。)
遺伝情報はA、G、C、Tという4文字で書かれた文書といえます。ACGTCC・・・という具合に続く文書です。
(焼き鳥なら砂肝、ネギ、モモ、シイタケ、ネギ、ネギ、・・・という感じでしょうか。)

 ゲノムという文書は、「遺伝子」という文の集合です。ヒトのゲノムは2万~2万5000の遺伝子からなります。
遺伝子の1文は、「タンパク質分子」の1種類を表すと考えても、まあ大体合ってます。
詳細は省きますが、生物の細胞はあるタンパク質分子が必要になると、ゲノム中でそのタンパク質分子の作り方が記述されている1文を参照して、その文にしたがってタンパク質分子を製造します。
ヒトの体内では2万種~2万5000種のタンパク質分子が製造され、働いています。

続きはソースで

関連ソース画像
http://jbpress.ismedia.jp/mwimgs/b/a/600/img_ba063319029e26662ff593aeec88f65e99085.jpg

http://jbpress.ismedia.jp/articles/-/53039

ダウンロード (1)


引用元: 【分子生物学】さらば物理の世紀、21世紀の主役は分子生物学だ!日本人の進化の痕、ゲノム解析でどこまで見えた?[05/16]

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1: 2018/04/16(月) 12:57:26.64 ID:CAP_USER
地上約600km上空の軌道上に浮かぶハッブル宇宙望遠鏡は、大気や天候の影響を受けずに天体観測を可能とする、宇宙に設置された天文台ともいうべき宇宙望遠鏡です。
1990年の打ち上げ以来数多くの発見を成し遂げてきたハッブル宇宙望遠鏡が、宇宙空間で重力が光をねじ曲げることで作られる「アインシュタインリング」という現象をとらえました。

Hubble Finds an Einstein Ring | NASA
https://www.nasa.gov/image-feature/goddard/2018/hubble-finds-an-einstein-ring

Hubble Telescope Discovers a Light-Bending 'Einstein Ring' in Space
https://www.space.com/40255-hubble-telescope-einstein-ring-photo.html

宇宙空間において、重力が天体の発する光をねじ曲げることで光が集まり、通常よりも明るく見える現象を重力レンズといいますが、その中でも集まった光がリング状に見えるものを特に「アインシュタインリング」と呼びます。
アインシュタインリングという名前は、20世紀初頭に相対性理論を発表した理論物理学者アルベルト・アインシュタインの「巨大な質量は空間と時間を歪める」という理論が、重力レンズの存在を予期したものであることに由来します。

SDSS J0146-0929と名づけられた巨大な銀河団は、何百もの銀河が持つ重力によって相互に引っ張り合い、一つの銀河団として結合している状態を保っています。

続きはソースで

関連ソース画像
https://i.gzn.jp/img/2018/04/16/hubble-telescope-discovers-einstein-ring/01_m.jpg
https://i.gzn.jp/img/2018/04/16/hubble-telescope-discovers-einstein-ring/02_m.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20180416-hubble-telescope-discovers-einstein-ring/
ダウンロード


引用元: 【宇宙/重力レンズ】銀河の重力でねじ曲げられた光が作る「アインシュタインリング」の姿をハッブル宇宙望遠鏡がとらえる[04/16]

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1: 2018/03/24(土) 00:38:57.19 ID:CAP_USER
大阪大学核物理研究センターの嶋達志准教授らの研究グループは23日、九州大学、高エネルギー加速器研究機構、名古屋大学、インディアナ大学と共同で、原子の大きさ程度の距離に働く未知の力の探索を行なったと発表した。

 われわれが生活している空間は、縦・横・高さの3つの次元で構成されているが、一般相対性理論と量子力学の統合を可能にする理論として注目を集めている「超ひも理論」によれば、この世界は3次元ではなく10次元(時間も含めると11次元)で構成されていると考えることができる。
しかし、いままで4つめ以降の次元(余剰次元)はみつかっていない。
その理由は、余剰次元は極めて小さいサイズにコンパクト化されているため、発見が困難だからだとされている。

画像:希ガス標的を封入した容器に、図中左下からパルス中性子ビームを照射し、下流に設置した中性子検出器で中性子の散乱角度分布を精密に測定する。
もし余剰次元が存在すると、既知の力のみから予想される分布からズレが生じる
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1113/193/01_l.png

PC Watch
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/yajiuma/1113193.html
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引用元: 【超ひも理論】阪大、4つめの次元の探索を開始[03/23]

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