Name: 恒星間における極端な時間拡張の科学 (The Science of Extreme Time Dilation in Interstellar)
Uploaded: 2024-12-22T05:40:47.000Z
Duration: 9 min 46 s
Description: VoiceTubeの動画で発音を聞きながら英語表現を覚えよう！学べる英語：

It's the closest planet to the fictional black hole gargantua.

架空のブラックホール「ガルガンチュア」に最も近い惑星だ。

There's one scene that we're gonna focus on today.

では、このシーンの何が特別なのか？

Well just in the span of this five second clip from this planet a lot has happened on earth.

この5秒の映像の間に、地球上ではさまざまなことが起こっている。

What he means by that is that if there's been one hour on that planet.

彼が言いたいのは、もしその惑星に1時間いたなら、ということだ。

In this video we're going to explain time dilation while bringing in the context of what happens in interstellar.

このビデオでは、恒星間航行で何が起きているかというコンテクストを交えながら、時間拡張について説明する。

We touched upon the fundamentals of this topic from our previous video about Einstein's relativity.

アインシュタインの相対性理論についての前回のビデオで、このトピックの基本に触れた。

You can check out the video here but just to give you a brief summary we can say the following.

ビデオはこちらでご覧いただけるが、簡単にまとめると次のようになる。

Under the influence of a strong gravitational field, time slows down.

強い重力場の影響を受けると、時間は遅くなる。

So if you're just hanging out in your massive object you will experience the effect of time going slower.

だから、ただ巨大な物体の中でぶらぶらしていれば、時間の流れが遅くなる効果を体験できる。

But gravity isn't the only thing that can warp time.

しかし、時間をゆがめることができるのは重力だけではない。

According to another one of Einstein's theories, special relativity, time slows down for an object when it moves.

アインシュタインのもうひとつの理論である特殊相対性理論によれば、物体が動くと時間が遅くなる。

Combining these two concepts together we could consider this scenario.

この2つのコンセプトを組み合わせると、こんなシナリオが考えられる。

Suppose that we walked up a flight of stairs.

Our body is slowly moved away from Earth meaning that we will experience time going faster.

私たちの身体はゆっくりと地球から離れていく。

But at the same time since we are not stationary while going up we should experience time going slower.

しかし同時に、上昇している間は静止しているわけではないので、時間の流れは遅くなるはずだ。

So being farther from the pull of gravity causes our clock to tick faster but moving counteracts this effect.

つまり、重力から遠ざかると時計の針が早く進むが、動くとその影響を打ち消すことができるのだ。

Of course this is all oversimplified and the devil's in the details.

もちろん、これはすべて単純化しすぎで、悪魔は細部に宿るものだ。

But let's not forget why we're here, talking about time dilation.

しかし、なぜ私たちがここで時間拡張について話しているのかを忘れてはならない。

比較可能な2つのケースを考えてみよう。

We have person A floating nearby a massive object with a lot of gravity and person B just casually floating in an empty void of space.

Aは重力のある巨大な物体の近くに浮かんでいて、Bは何もない空間に何気なく浮かんでいる。

Person A shines a green laser beam towards person B.

AはBに向かって緑色のレーザー光線を照射する。

Because light is a form of vibration, the laser beam has a color that corresponds to 600 trillion vibrations each second.

光は振動の一形態であるため、レーザービームは毎秒600兆回の振動に対応する色を持っている。

Now light is also a form of energy and as that beam of light comes out of that gravity of the massive object it loses a lot of energy.

光もまたエネルギーの一形態であり、その光線が巨大な物体の重力から出てくるとき、多くのエネルギーを失う。

This loss means that there is a decrease in frequency.

この損失は、周波数の低下を意味する。

So by the time that beam of light reaches person B its frequency will have decreased by some factor.

そのため、光線がBさんに届く頃には、その周波数は何らかの要因で低下していることになる。

That means instead of the green light at 600 trillion vibrations a second, person B gets only let's say 10 billion vibrations per second which is a microwave radio beam.

つまり、1秒間に600兆回振動する緑色の光の代わりに、Bさんには1秒間に100億回しか振動しないマイクロ波の電波ビームが届く。

This phenomenon is called gravitational redshift.

この現象は重力赤方偏移と呼ばれる。

But not so Individual wiggles don't just go anywhere and disappear.

しかし、そうではない個人のくねくねは、どこかに行って消えてしまうわけではない。

Since person A creates 600 trillion wiggles every second while person B only gets 10 billion every second, the only way this can happen is if one second on one astronaut's clock is not the same as one second on the other astronaut.

A飛行士は毎秒600兆回のくねくねを起こすのに対し、B飛行士は毎秒100億回しか起こさないのだから、このようなことが起こりうるのは、一方の飛行士の時計の1秒が、もう一方の飛行士の時計の1秒と同じでない場合だけである。

In other words, it only takes one second for person A to create those 600 trillion wiggles.

言い換えれば、Aさんが600兆個のくねくねを作るのにかかる時間は1秒しかない。

But it will take 60,000 seconds or nearly a day for person B to receive them.

しかし、Bさんがそれを受け取るには6万秒、つまりほぼ1日かかる。

Our clocks run at a wildly different rates and by clocks I don't mean just mechanical or electronic devices but also biological clocks like your heart, lungs, your brains, etc.

私たちの時計は、機械や電子機器だけでなく、心臓や肺、脳などの生物学的な時計も含めて、まったく異なる速度で動いている。

Person A takes a breath and takes another breath and measures a few seconds between the two.

Aは息を吸い、また息を吸い、その間の数秒を測る。

彼にとって、すべてが普通に感じられる。

Clock sticks the way they are supposed to.

時計は想定されたとおりに固定される。

On the other hand, person B, watching person A through a telescope, sees everything in slow motion with several days passing between the two breaths.

一方、望遠鏡でAを見ているBは、2人の呼吸の間に数日が経過し、すべてがスローモーションで見える。

So now we're visiting this scene again from Interstellar, you should get a better understanding.

では、『インターステラー』のこのシーンをもう一度見てみよう。

でも心配しないで、私たちはまだ終わっていない。

Stick around if you want to learn more about time dilation in the next part of the video.

次回のビデオで時間拡張についてもっと学びたい方は、お付き合いください。

According to Einstein's special relativity, the greater the acceleration of an object, the slower that it will move through time.

アインシュタインの特殊相対性理論によれば、物体の加速度が大きければ大きいほど、物体の時間的移動は遅くなる。

On Earth, where time is slowed by only a few microseconds per day, gravity's pull is modest.

1日に数マイクロ秒しか時間が進まない地球上では、重力の引力は小さい。

On the surface of a neutron star, where time is slowed by a few hours per day, gravity's pull is enormous.

中性子星の表面では、1日に数時間しか時間が流れていないため、重力は非常に大きい。

And at the surface of a black hole, time is slowed to a halt, where the gravity is so humongous that nothing can escape, not even light.

そしてブラックホールの表面では、時間が止まってしまい、重力が非常に大きく、光さえも逃れることができない。

The concept of the slowing of time plays a major role in gravity on Miller's planet is enormous.

時間の減速という概念は、ミラーの惑星の重力に大きな役割を果たしている。

So if we apply Einstein's relativity here, we would know that Miller's planet would experience time at a very slow rate.

つまり、ここでアインシュタインの相対性理論を適用すれば、ミラーの惑星は非常に遅い速度で時間を経験することになる。

But here on Earth, the gravity is at a modest rate and the gravitational force of the Sun is also a billion times weaker than Gargantua.

しかし、ここ地球では重力は控えめで、太陽の引力もガルガンチュアの10億分の1である。

So people on Earth experience time faster than that of the three astronauts on Miller's planet.

つまり、地球人はミラーの惑星にいる3人の宇宙飛行士よりも速い時間を経験しているのだ。

And of course, all of this information is brought to you from the book The Science of Interstellar, written by the scientific consultant of the film.

もちろん、これらの情報はすべて、この映画の科学コンサルタントが書いた『インターステラーの科学』からもたらされたものである。

In real life, this process is happening everywhere in space.

現実には、このプロセスは宇宙空間のあらゆる場所で起こっている。

One interesting example is our International Space Station.

興味深い例として、国際宇宙ステーションがある。

At the ISS, time runs slower as compared to time here on Earth.

ISSでは、地球での時間に比べて、ゆっくりとした時間が流れている。

Technically speaking, it is a different time reference than we are.

厳密に言えば、私たちとは異なる時間基準だ。

So by calculating the difference through Einstein's equations, we could correct the time at the ISS.

つまり、アインシュタインの方程式を使ってその差を計算すれば、ISSでの時間を修正することができるのだ。

Because we used a lot of references to the movie Interstellar here, we might as well just take one case study of how filmmakers do this time dilation fill in the movie.

ここで映画『インターステラー』をたくさん使ったので、映画制作者が映画の中でどのように時間拡張を行ったか、1つだけ事例を紹介しよう。

In the opening scene when Cooper and his team stepped on Miller's planet, an intense music with clock ticking elements starts.

クーパーたちがミラーの惑星に足を踏み入れる冒頭のシーンでは、時を刻むような激しい音楽が始まる。

The tempo changes over the course of the song.

The soundtrack starts playing when the crew lands on the Miller's planet, where time dilation takes effect because of the proximity to a singularity.

サウンドトラックは、クルーがミラーの惑星に着陸したときに流れ始めるが、そこでは特異点に近いために時間拡張が働いている。

For every 60 seconds of the track, there are 48 ticks of the second hand.

曲の60秒ごとに、秒針は48回時を刻む。

To multiply seconds in a day, days in a year, and multiply by seven years, roughly we'll get about 221 million seconds in seven years.

1日の秒、1年の日、そして7年を掛け合わせると、7年間で約2億2100万秒になる。

This gives us a conversion factor of about 61,400 seconds which pass on Earth for every second spent on Miller's planet.

この換算係数は、ミラーの惑星で1秒過ごすごとに地球で約61,400秒経過することになる。

Multiply this by the interval between each tick and you'll get 77,000 Earth second or about 21 hours.

これに各目盛りの間隔を掛けると、77,000地球秒、つまり約21時間となる。

So each tick you hear is almost a whole day passing on Earth.

つまり、あなたが耳にする刻みのひとつひとつが、地球上でほぼ丸一日が経過したことになるのだ。

And this is side by side of what happens on Miller's planet versus Earth in real time.

そしてこれは、ミラーの星と地球で起きていることをリアルタイムで並べている。

After grasping all of this piece of information, of course we want to ask the question, is this extreme time dilation possible on such a planet?

このような情報をすべて把握した後、私たちはもちろん、このような惑星でこのような極端な時間拡張が可能なのか、と問いたくなる。

At one point we are told that the gravity on this planet is a hundred thirty percent of the Earth's gravity.

あるとき、この惑星の重力は地球の重力の130パーセントだと言われた。

We see the actors panting, a little bit under duress because of the extra gravity.

俳優たちが喘いでいるのが見える。

But is this enough for this kind of time dilation?

しかし、この種の時間拡張にはこれで十分なのだろうか？

まあ、実際は全然違うんだけどね。

If you've visited the surface of our Sun, which is not a supermassive body but still much more massive than Earth, you would gain about 66 seconds per year.

超巨大天体ではないが、それでも地球よりはるかに質量の大きい太陽の表面を訪れたとしたら、1年間に約66秒の時間を得ることになる。

To get to an extreme dilation where one hour corresponds to seven years, you would need such a strong gravitational field, essentially the event horizon of a black hole.

1時間が7年に相当するような極端なダイレーションを起こすには、ブラックホールの事象の地平線と呼ばれるような強力な重力場が必要だ。

There is simply no planet that can have this kind of gravity and if you try to land on the surface, it would be so strong that it would crush you.

このような重力を持つ惑星は存在しないし、もし地表に着陸しようものなら、体が押しつぶされるほど強いだろう。

The weight of the astronauts would be several million tons and that's even without doing the math.

宇宙飛行士の重量は数百万トンになる。

But anyhow, if they wanted to get all the science right, we wouldn't be able to enjoy the movie.

しかし、いずれにせよ、もし彼らがすべての科学を正しく理解しようとしたら、私たちは映画を楽しむことができないだろう。

After all, it's science fiction and to make a great film, a superb filmmaker often pushes things to the extreme.

結局のところ、これはSFであり、優れた映画を作るためには、優れた映画監督はしばしば物事を極端に押し進める。

But in our case today, it's sufficient enough to turn the concept of time dilation into a beautiful film.

しかし、今日の私たちのケースでは、時間拡張の概念を美しい映画に変えるのに十分である。

Thank you so much for watching this video.

このビデオを見てくれてありがとう。

I'm Harry and I'm so glad you made it to the end.

ハリーです。最後までよく頑張ってくれました。

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また来週、キュリオシティのビデオでお会いしましょう。