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  • Light: it's the fastest thing in the universe,

    光: それはこの世で最も速いもの

  • but we can still measure its speed

    でもその速度を測定することが出来ます

  • if we slow down the animation,

    アニメーションのスピードを落とせば

  • we can analyze light's motion using

    光の動きを

  • a space-time diagram,

    時空図で解析できます

  • which takes a flipbook of animation panels,

    パラパラ漫画の各コマを取り出して

  • and turns them on their side.

    並べてみたものですね

  • In this lesson, we'll add the single experimental fact

    このレッスンでは さらに 実験に基づく事実を考慮しましょう

  • that whenever anyone measures just how fast light moves,

    いつ 誰が測定しても

  • they get the same answer:

    光の速度は一定の値

  • 299,792,458 meters every second,

    秒速299,792,458mになるということです

  • which means that when we draw light

    ということは 光の軌跡を

  • on our space-time diagram,

    時空図で描くと

  • it's world line always has to appear at the same angle.

    光の世界線は 常に同じ角度になるはずです

  • But we saw previously that speed,

    しかし前回学んだように 速度 --

  • or equivalently world line angles,

    つまり 世界線がなす角度は

  • change when we look at things from

    見る人の視点により

  • other people's perspective.

    異なる値を示します

  • To explore this contradiction,

    この矛盾を理解するために

  • let's see what happens if I start moving

    私が 動き始めた時に

  • while I stand still and shine the laser at Tom.

    私は動かず トムにレーザー光を当てたら どうなるか見てみましょう

  • First, we'll need to construct the space-time diagram.

    まず 時空図を描きましょう

  • Yes, that means taking all of

    そのためには

  • the different panels showing the different moments in time

    異なる時間の各パネルを

  • and stacking them up.

    積み重ねていきます

  • From the side, we see the world line

    こちらから見ると

  • of the laser light at its correct fixed angle,

    レーザー光の世界線は きちんと決められた角度になっています

  • just as before.

    さっき見たのと同じです

  • So far, so good.

    ここまでは いいですね

  • But that space-time diagram represents Andrew's perspective.

    しかし これは アンドリューの視点から見たら時空図です

  • What does it look like to me?

    では私から見たらどうなるでしょうか?

  • In the last lesson, we showed

    前回のレッスンでは

  • how to get Tom's perspective moving all the panels

    トムの視点を得るために パネルをずらして

  • along a bit until his world line is completely vertical.

    彼の世界線が 垂直になるように動かしました

  • But look carefully at the light world line.

    しかし 光の世界線を見てください

  • The rearrangement of the panels

    パネルの位置を調整すると

  • means it's now tilted over too far.

    傾斜が大きくなってしまいます

  • I'd measure light traveling faster than Andrew would.

    これでは アンドリューの測る 光の速度より速くなってしまいます

  • But every experiment we've ever done,

    でも これまで何度測定しても

  • and we've tried very hard,

    どれだけ精密に測定しても

  • says that everyone measures light to have a fixed speed.

    誰がやっても 光の速度は一定でした

  • So let's start again.

    では やり直してみましょう

  • In the 1900s, a clever chap named Albert Einstein

    1900年代に 天才アルバート・アインシュタインは

  • worked out how to see things properly,

    光速を一定に保ちながら

  • from Tom's point of view,

    トムの視点を正しく示すことに 成功しました

  • while still getting the speed of light right.

    トムの視点を正しく示すことに 成功しました

  • First, we need to glue together the separate panels

    まずは バラバラのパネルを貼り付けて

  • into one solid block.

    1つのブロックを作ります

  • This gives us our space-time,

    これによって時空における

  • turning space and time into

    空間と時間を

  • one smooth, continuous material.

    1つの滑らかで連続したものにするのです

  • And now, here is the trick.

    そして ここがミソです

  • What you do is stretch your block of space-time

    光の世界線に沿って

  • along the light world line,

    時空のブロックを引き伸ばし

  • then squash it by the same amount,

    次に 光の世界線と垂直な方向に

  • but at right angles to the light world line,

    同じ量だけ押しつぶします

  • and abracadabra!

    アブラカダブラ!

  • Tom's world line has gone vertical,

    トムの世界線は垂直になり

  • so this does represent the world from his point of view,

    彼の視点から見る世界になりました

  • but most importantly,

    ここで最も大切なことは

  • the light world line has never changed its angle,

    光の世界線がなす角度が変化しないので

  • and so light will be measured by Tom

    トムの測る光の速度が

  • going at the correct speed.

    正しい値を示すことです

  • This superb trick is known as

    この見事なトリックは

  • a Lorentz transformation.

    「ローレンツ変換」として知られています

  • Yeah, more than a trick.

    それだけでなく

  • Slice up the space-time into

    時空を再び―

  • new panels and you have

    パネルに分解すると

  • the physically correct animation.

    物理学的に正しい アニメーションが得られます

  • I'm stationary in the car,

    私は車の中でじっとしていて

  • everything else is coming past me

    他の物が近づき 通り過ぎていく

  • and the speed of light

    しかも光の速さは

  • works out to be that same fixed value

    きちんと 誰が測っても同じなはずの

  • that we know everyone measures.

    あの一定の値になります

  • On the other hand,

    しかしながら

  • something strange has happened.

    ちょっと奇妙なことも起ります

  • The fence posts aren't spaced a meter apart anymore,

    フェンスの杭の間隔は もはや1m間隔ではありません

  • and my mom will be worried

    そして母が見たら

  • that I look a bit thin.

    私が痩せたと心配するでしょう

  • But that's not fair. Why don't I get to look thin?

    それはずるい どうして僕も痩せないのでしょうか?

  • I thought physics was supposed to be the same

    物理法則は誰にとっても 同じだと思っていたのに

  • for everyone.

    物理法則は誰にとっても 同じだと思っていたのに

  • Yes, no, it is, and you do.

    そうですね でもあなたも痩せて見えます

  • All that stretching and squashing

    時空を共に伸縮させることは

  • of space-time has just muddled together

    私たちが別ものと考えていた

  • what we used to think of separately

    空間と時間を一体化させてしまいます

  • as space and time.

    空間と時間を一体化させてしまいます

  • This particular squashing effect

    この物が縮んで見える現象を

  • is known as Lorentz contraction.

    「ローレンツ収縮」といいます

  • Okay, but I still don't look thin.

    でも 自分では痩せては見えないな

  • No, yes, you do.

    そうですね でも痩せて見えます

  • Now that we know better about space-time,

    時空について理解が深まったので 今度は―

  • we should redraw

    私から見える世界に

  • what the scene looked like to me.

    描き直してみます

  • To you, I appear Lorentz contracted.

    あなたから見ると 私がローレンツ収縮しています

  • Oh but to you, I appear Lorentz contracted.

    でも あなたから見たら 私の方がローレンツ収縮していますね

  • Yes.

    その通り

  • Uh, well, at least it's fair.

    公平と言えますね

  • And speaking of fairness,

    公平といえば

  • just as space gets muddled with time,

    空間が時間と共に歪むだけでなく

  • time also gets muddled with space,

    時間も空間と共に歪みます

  • in an effect known as time dilation.

    その効果が 「時間の遅れ」として知られるものです

  • No, at everyday speeds,

    でも 日常生活における速さ

  • such as Tom's car reaches,

    例えばトムの車の速さでは

  • actually all the effects are much, much smaller

    このような効果は ここで示したものよりも

  • than we've illustrated them.

    とても とても僅かです

  • Oh, yet, careful experiments,

    でも 入念な実験 --例えば

  • for instance watching the behavior of tiny particles

    大型ハドロン衝突型加速器における

  • whizzing around the Large Hadron Collider

    粒子の振舞いを観測することによって

  • confirmed that the effects are real.

    このような効果が実際にあることが 確認されています

  • And now that space-time is

    時空の概念は

  • an experimentally confirmed part of reality,

    現実の現象として 実験的に確認されたということです

  • we can get a bit more ambitious.

    もっと踏み込んで

  • What if we were to start playing

    時空にある物質から

  • with the material of space-time itself?

    考え始めたらどうなるでしょう?

  • We'll find out all about that in the next animation.

    これについては次回のアニメーションで ご説明しましょう

Light: it's the fastest thing in the universe,

光: それはこの世で最も速いもの

字幕と単語

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B1 中級 日本語 TED-Ed 時空 トム 痩せ 視点 パネル

TED-ED】時空の基礎。第2部 - アンドリュー・ポンツェンとトム・ホワイティ (【TED-Ed】The fundamentals of space-time: Part 2 - Andrew Pontzen and Tom Whyntie)

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    稲葉白兎 に公開 2021 年 01 月 14 日
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