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宇宙飛行士は、彼女がそこに着いた方法の記憶なしで、宇宙船で目を覚ます。 椅子に一人で座って、彼女は不思議に思う：”私は宇宙のどこにいますか？”

船には窓がありません。 その楽器は死んでいます。 唯一の手がかりは、彼女の体に対する椅子のプッシュです。 重力があると彼女は考えている 彼女の船はまだ地球上にあるに違いありません。 しかし、その後、彼女に第二の可能性が発生します。

しかし、その後、彼女に第二の可能性 船は、速度を拾ってレースカーのように座席に彼女を押して、宇宙を加速することができます。 船の中から、恐ろしいほど伝える方法はありません。

この宇宙飛行士のジレンマは、アルバート-アインシュタインにはよく知られていたでしょう。 彼の1915年の一般相対性理論は、重力と加速度は簡単に混同されるだけでなく、同じであるという概念に基づいて構築されています。 この等価性、アインシュタインの人生の”最も幸せな思考”は、重力を再定義するための彼の出発点でした。 一般相対性理論は、（真空中の）光の速度が常に一定であることができる方法を説明するアインシュタインの特殊相対性理論から生まれました。相対性理論によれば、速度を上げる箱の中で起こり得ること、すなわち加速することは、重力の存在下でも起こります。 例えばエレベーターの中で上向きに加速している水平レーザーを想像してみてください。 光が横に移動すると、エレベーターが上昇し、ビームが開始した場所よりもわずかに低い壁のスポットを打つ原因となります。 エレベーターが十分に速く加速すれば、ビームは床の方に目に見えて曲がる。

アインシュタインは、同じことが強力な重力場内の静止エレベーター内のビームに起こることを示しました。 同様に、彼は太陽の重力を通過するときに星の光のビームが曲がるべきであると予想した。 この予測は、1919年の日食の間に星が動いたときに正しいことが証明されました。

相対性理論は、衛星上の時計が地球上の時計よりも数十マイクロ秒速く刻む理由を説明しています。

このように加速と重力をリンクするには、アインシュタインは彼自身の英雄の一人を倒した：アイザック*ニュートン。 あなたは、ニュートンが重力を力、質量を持つ物体を一緒に引っ張る目に見えないゴムバンドとして説明したことを学んだかもしれません。 ニュートンの数学は、発射物から惑星までのすべてがどのように動いたかを予測するのに良い仕事をしました—しかし、重力は加速から分離しました。 アインシュタインは重力はまったく力ではないと主張した。

彼は、質量とエネルギーによって引き起こされる時間と空間の曲率としてそれを説明しました。 混乱？ ドイツの物理学者もそうでした、そして、彼はほぼ10年間理論に苦労しました。 彼は数学者マルセルGrossmann、若いアインシュタインがクラスをスキップしたときに彼のノートを共有した古い友人から助けを得た。

彼らの数学は、10の方程式に基づいて、重力が歪んだ現実を介して物体の周りをどのように移動し、神秘的なニュートンの力を感じることなく加速

力を感じていないリンゴは、通常、同じ場所（左）にとどまります。 しかし、アインシュタインの一般相対性理論が予測しているように、重力が空間と時間を曲線化すると、果実は力を感じることなく地面に巻き上げ (Credit:Alison Mackey/Discover;Collage elements:Envato Elements,Vanatchanan/)

相対的な基礎

アインシュタインの一般相対性理論の背後にある主な持ち帰り:

1. 時間と空間は平らでも固定でもなく、質量とエネルギーによって湾曲し、歪んでいます。

2. 重力は力ではなく、むしろ時間と空間の歪みです。

3. 重力の影響は、小さな空間上での加速の影響と区別できません。

アインシュタインの一般相対性理論のインスピレーションは、1907年にスイスの特許書記官であったときに打たれた。 (Credit:Heritage Image Partnership Ltd/Alamy Stock Photo)

アインシュタインの特異な予測

相対性理論は、多数の奇妙な予測を行い、その多くは実験的に検証されています。 私たちは日常生活の中でそれらに気付かないので、彼らは奇妙に見えるだけです—私たちはほとんどの場合、ニュートンの現実に住んでいます。 しかし、その向こうには、重力が空間と時間をその意志に曲げるアインシュタインの宇宙があります。 ここでは、理論の奇妙な副作用のいくつかは次のとおりです。

• 重力は文字通り時間を遅くします。 星から放出される光の波は、この時間の曲がりのために伸び、巨大な物体に近い物体はよりゆっくりと老化する。 原子の振動に応じて刻む超精密時計は、重力が時間の流れを変えることを検証しています。

• 衛星は、回転する天体がスプーンでねじられた蜂蜜のように、宇宙の生地を自分の周りに回転させ、ジャイロスコープの動きに影響を与えていることを示しています。 1つの予測は、長年のジレンマ、ニュートンの数学が説明できなかった水星の軌道の奇妙なぐらつきを解決しました。 （天文学者は最初にバルカンと呼ばれる隠された惑星を非難していた。）相対性理論は、太陽の強力な重力による宇宙の反りの観点から、不安定な軌道を説明した。

• 実際には、ブラックホールの衝突によって引き起こされる小さな波紋は、地球上の地下に埋もれた高感度の機器のセンサーをトリップし

この物語はもともと印刷に登場しました”それはすべて相対的なものです。”