★ 3か月でマスターするアインシュタイン【第1回~第6回】メモ追加
2025年夏 水曜日放送
◆ 第6回 世界一有名な式
● E=mc^2
・Eはエネルギー
・mは質量
・Cは光の速度
●エネルギー ものを動かしたり 熱や音を出したりできる能力
・1円玉(1g)のエネルギーは90兆J
およそ6300世帯の一般家庭1年分
● E=mc^2のm 質量とは?
・質量=動かしにくさの度合い
・質量とエネルギー 姿は違うが本質的には同じもの
⇒質量はエネルギーに変換できる
●ウラン235
・核分裂 ウランなどの重い原子核が2つ以上の原子核に分裂
・核分裂時質量欠損が起きた。欠損した質量はエネルギーに変わったことがわかった。
・核融合 軽い原子核どうしがくっついて より重い原子核にかわる
・太陽が輝く理由は核融合
+———
◆ 第5回 時間がのびる?空間が曲がる?
・円柱の鏡登場
・アインシュタインの「人生で最も幸せなひらめき」
● 万有引力の法則
・アインシュタインは万有引力に疑問を持っていた。
引力はどんな速さで伝わるのか?
⇒重量とは時空の曲がりである。
●空間が曲がる?アインシュタインの思考実験
・自由落下、無重力状態
・加速度運動=速度が変わる動き
・加速度運動で重力は打ち消すことができる
・加速度運動で重力を作り出すことができる
・加速度運動と重力による運動は見分けがつかない
・重力の効果は、狭い範囲では見えない
・重力の効果は、広い範囲では見える
・アインシュタインは、空間の曲がりで重力の正体を説明しようとした
・光も曲がった空間に沿って、曲がって進む。
⇒1919年の皆既日食時に確認された。
・2023年、ユークリッド宇宙望遠鏡で、アインシュタインリングが確認された
● 時間はどうなる?
・加速上昇するエレベーターの話
・GPSは1日に重力と速さの影響で38マイクロ秒早く進む
・重量や加速度運動する観測者を入れた相対性理論=一般相対性理論
+———
◆ 第4回 月もりんごも落ちている?
●重力 ものが地面に落ちるときに働く力
・同じサイズの重いもの(鉄製の玉(4kg))と軽いもの(木製の玉(400g))を同時に落としたら どちらが先に落ちる?
⇒同時に落ちる。
・ガリレオ・ガリレイが実験し、確かめた。
(ピサの斜塔で実験したというのは弟子の嘘)
・ガリレオは思考実験で「重いものほど早く落ちる説」は間違っていると推測していた。
・アポロ15号は月面(真空に近い)でハンマー(1.32kg)とタカの羽(0.03kg)を落す実験をしている。⇒同時に落下
●引力 物体同士が互いに引き合う力
・ニュートンのリンゴの木の写真紹介
・致道説:コペルニクス、ティコ・ブラーエ、ケップラー、
・第一宇宙速度(秒速7.9kg)
・F(万有引力)=G × Mm/r^2
・万有引力の法則を土台に一般相対性理論が誕生
+———
◆ 第3回 タイムマシンは夢じゃない!?
●光時計(1秒間に上下1往復するものを番組で作成)
・超高速で動く電車で光時計を動かすと…
光時計と同じ電車に乗っている人から見ると、光点の異動は上下分だが、外から見た人は横移動分だけ長く見える。
⇒見る人の立場によって時間は変わる。(特殊相対性理論の肝)
⇒未来に行くことは可能
●過去へのタイムトラベルは可能?
・過去へのタイムトラベルは無理
●超高速で移動すると空間にも変化が!?
・同時の相対性
⇒(いまひとつ、よくわからない)
⇒速く動くものは縮んで見える
+———
◆第2回 光より速いものはない?
●高速を計ろう!
・最初に光速を測定しようとしたのは、ガリレオ・ガリレイ
・速さ=距離÷時間
・ガリレオの実験の縮小版の説明・実験
二つの山の頂にライトを設置、手動で光を往復させ計測
結果)144km/h ⇒ 実験失敗
・フィゾーの実験の再現
光源と鏡の間に歯車を置き、光の反射の時間を計測
結果)30万km/s ⇒ 実験成功
●16歳の思考実験
・福田さん、手鏡に自分を写しながら歩く
もし光の速さで走ったら鏡に自分の顔は映るのか?
⇒アインシュタインは映ると予想、後に理論づけた
・マイケルソン・モーリーの実験
様々な位置で光速を計測したがどこでも同じだった
●「光の速さは一定」ということにしちゃおう!
・1+1=1
「光の速さは変わらない」に深く関係
・光速+光速=光速
・足し算と足”し算
・相対論的速度の加法則
vⅤ / ( 1 + ( vⅤ / c^2))
⇒光速不変の原理:(真空中の)光の速さは常に一定
+———
◆第1回 初めまして!アインシュタイン
●アインシュタインの革新的な理論
●1905年(26歳)に発表した5つの論文
・3月 光量子仮説
・5月 分子の大きさの決定法
・6月 特殊相対性理論
・9月 質量をエネルギー
・12月 ブラウン運動
●体感!相対性理論
・福田さん、自転車に乗る。小林さん、それを見る
⇒早く動くほど時間の進みが遅くなる
・Δt=小林さんに流れていた時間(30秒)
・Δτ=福田さんに流れていた時間
・Δt – Δτ = 0.0000000000000013秒
⇒移動する速さで流れる時間が異なる
・福田さん、踏み台(15cm)の上に立つ。
・Δt=福田さんに流れていた時間
・Δτ=小林さんに流れていた時間(1秒)
・Δt – Δτ = 0.000000000000000016秒
⇒重力によっても流れる時間が異なる
●思考実験にトライ!
・エレベーターのロープが切れたら中にいる人はどうなる?
⇒正解)エレベーターに足がついたまま 重力を感じない状態になる
・摩擦がなかったらどうなるか?(小柴昌俊)
⇒正解)白紙の答案用紙が正解
+———
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● E=mc^2
・Eはエネルギー
・mは質量
・Cは光の速度
●エネルギー ものを動かしたり 熱や音を出したりできる能力
・1円玉(1g)のエネルギーは90兆J
およそ6300世帯の一般家庭1年分
● E=mc^2のm 質量とは?
・質量=動かしにくさの度合い
・質量とエネルギー 姿は違うが本質的には同じもの
⇒質量はエネルギーに変換できる
●ウラン235
・核分裂 ウランなどの重い原子核が2つ以上の原子核に分裂
・核分裂時質量欠損が起きた。欠損した質量はエネルギーに変わったことがわかった。
・核融合 軽い原子核どうしがくっついて より重い原子核にかわる
・太陽が輝く理由は核融合
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◆ 第5回 時間がのびる?空間が曲がる?
・円柱の鏡登場
・アインシュタインの「人生で最も幸せなひらめき」
● 万有引力の法則
・アインシュタインは万有引力に疑問を持っていた。
引力はどんな速さで伝わるのか?
⇒重量とは時空の曲がりである。
●空間が曲がる?アインシュタインの思考実験
・自由落下、無重力状態
・加速度運動=速度が変わる動き
・加速度運動で重力は打ち消すことができる
・加速度運動で重力を作り出すことができる
・加速度運動と重力による運動は見分けがつかない
・重力の効果は、狭い範囲では見えない
・重力の効果は、広い範囲では見える
・アインシュタインは、空間の曲がりで重力の正体を説明しようとした
・光も曲がった空間に沿って、曲がって進む。
⇒1919年の皆既日食時に確認された。
・2023年、ユークリッド宇宙望遠鏡で、アインシュタインリングが確認された
● 時間はどうなる?
・加速上昇するエレベーターの話
・GPSは1日に重力と速さの影響で38マイクロ秒早く進む
・重量や加速度運動する観測者を入れた相対性理論=一般相対性理論
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◆ 第4回 月もりんごも落ちている?
●重力 ものが地面に落ちるときに働く力
・同じサイズの重いもの(鉄製の玉(4kg))と軽いもの(木製の玉(400g))を同時に落としたら どちらが先に落ちる?
⇒同時に落ちる。
・ガリレオ・ガリレイが実験し、確かめた。
(ピサの斜塔で実験したというのは弟子の嘘)
・ガリレオは思考実験で「重いものほど早く落ちる説」は間違っていると推測していた。
・アポロ15号は月面(真空に近い)でハンマー(1.32kg)とタカの羽(0.03kg)を落す実験をしている。⇒同時に落下
●引力 物体同士が互いに引き合う力
・ニュートンのリンゴの木の写真紹介
・致道説:コペルニクス、ティコ・ブラーエ、ケップラー、
・第一宇宙速度(秒速7.9kg)
・F(万有引力)=G × Mm/r^2
・万有引力の法則を土台に一般相対性理論が誕生
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◆ 第3回 タイムマシンは夢じゃない!?
●光時計(1秒間に上下1往復するものを番組で作成)
・超高速で動く電車で光時計を動かすと…
光時計と同じ電車に乗っている人から見ると、光点の異動は上下分だが、外から見た人は横移動分だけ長く見える。
⇒見る人の立場によって時間は変わる。(特殊相対性理論の肝)
⇒未来に行くことは可能
●過去へのタイムトラベルは可能?
・過去へのタイムトラベルは無理
●超高速で移動すると空間にも変化が!?
・同時の相対性
⇒(いまひとつ、よくわからない)
⇒速く動くものは縮んで見える
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◆第2回 光より速いものはない?
●高速を計ろう!
・最初に光速を測定しようとしたのは、ガリレオ・ガリレイ
・速さ=距離÷時間
・ガリレオの実験の縮小版の説明・実験
二つの山の頂にライトを設置、手動で光を往復させ計測
結果)144km/h ⇒ 実験失敗
・フィゾーの実験の再現
光源と鏡の間に歯車を置き、光の反射の時間を計測
結果)30万km/s ⇒ 実験成功
●16歳の思考実験
・福田さん、手鏡に自分を写しながら歩く
もし光の速さで走ったら鏡に自分の顔は映るのか?
⇒アインシュタインは映ると予想、後に理論づけた
・マイケルソン・モーリーの実験
様々な位置で光速を計測したがどこでも同じだった
●「光の速さは一定」ということにしちゃおう!
・1+1=1
「光の速さは変わらない」に深く関係
・光速+光速=光速
・足し算と足”し算
・相対論的速度の加法則
vⅤ / ( 1 + ( vⅤ / c^2))
⇒光速不変の原理:(真空中の)光の速さは常に一定
+———
◆第1回 初めまして!アインシュタイン
●アインシュタインの革新的な理論
●1905年(26歳)に発表した5つの論文
・3月 光量子仮説
・5月 分子の大きさの決定法
・6月 特殊相対性理論
・9月 質量をエネルギー
・12月 ブラウン運動
●体感!相対性理論
・福田さん、自転車に乗る。小林さん、それを見る
⇒早く動くほど時間の進みが遅くなる
・Δt=小林さんに流れていた時間(30秒)
・Δτ=福田さんに流れていた時間
・Δt – Δτ = 0.0000000000000013秒
⇒移動する速さで流れる時間が異なる
・福田さん、踏み台(15cm)の上に立つ。
・Δt=福田さんに流れていた時間
・Δτ=小林さんに流れていた時間(1秒)
・Δt – Δτ = 0.000000000000000016秒
⇒重力によっても流れる時間が異なる
●思考実験にトライ!
・エレベーターのロープが切れたら中にいる人はどうなる?
⇒正解)エレベーターに足がついたまま 重力を感じない状態になる
・摩擦がなかったらどうなるか?(小柴昌俊)
⇒正解)白紙の答案用紙が正解
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No.161020250702
2026年1月8日