小学生にもわかる！アインシュタインの相対性理論をかんたん解説

アインシュタインは科学の世界でとても有名な人で、「相対性理論」というすごい考え方を発見しました。

相対性理論は、時間（じかん）や光（ひかり）について考えるための大切なルールで、光の速さや、どうして時間がふしぎに動くのかを教えてくれるものです。

この記事では、小学生のみんながわかるように、相対性理論のきほんをかんたんに説明します！

さっそく一緒に見ていきましょう！

相対性理論ってなに？光と時間に関わるふしぎな法則

先生

相対性理論（そうたいせいりろん）というのは、アインシュタインが考えた「光の速さ」や「時間の流れ方」についての新しい考え方なんだ。

さくら

光と時間？どうしてその2つが関係あるの？

先生

いい質問だね！相対性理論では、「光の速さはいつも同じだ」という大事なポイントがあって、それが時間や速さの考え方にもつながっているんだよ。

アインシュタインは、「光の速さが変わらないなら、時間が変わる」ということも発見しました。

たとえば、とても速い乗り物に乗っていると、地面にいる人と比べて「時間の進み方」が少しゆっくりになります。

さくら

えっ？同じ時間なのに、進み方がちがうの？

先生

そうなんだよ。速く動くほど、時計がゆっくり進むようになるから「時間が遅くなる」って感じるんだ。これを「時間の遅れ」って言うんだよ。

相対性理論の考え方は、「光の速さは変わらない」「時間の流れ方が変わる」という不思議なルールを教えてくれます。

アインシュタインは、この理論で時間や空間（くうかん）がいままでとはちがうふうに動くことを明らかにしたんです！

相対性理論の基本「光の速さ」と「時間の遅れ」

先生

相対性理論では、さっきの「光の速さ」と「時間の遅れ」がとても大切なポイントなんだ。じゃあ、もう少しくわしく見てみよう！

だいち

光の速さが変わらないって、どうしてそんなに特別なの？

アインシュタインは、光の速さが特別な理由を「宇宙のルール」だと考えました。

たとえば、音（おと）の速さや車の速さは変わるけど、光の速さだけは変わらないんです。

これは、宇宙がいつも守っている決まりごとのようなものです。

先生

だから、だれが見ても光の速さは同じなんだ。「1秒で地球を7周半もできる速さ」が、宇宙のルールで決まっているんだよ。

さくら

それだけ速いと、どんなことが起こるの？

先生

実は「速さ」が関係して、時間もゆっくり進むようになるんだ。これを「時間の遅れ」と言うんだよ。

速く動けば動くほど、その人の時間は「ゆっくり」流れるようになります。

たとえば、光の速さにちかい速さで進むロケットに乗ると、地球で過ごしている人より時間がゆっくり流れるんです。

つまり、ロケットに乗っている人の時間が遅く進むということです。

だいち

えーっ！それって、ロケットの中の人が若いままってこと？

先生

そう、近い考え方だね。この時間の遅れが「相対性理論」の考え方のひとつで、「時間はどこでも同じじゃない」ってことを表しているんだよ。

アインシュタインは、光の速さを基準にすると「時間」が変わることに気づきました。

この考え方が相対性理論の基本で、宇宙のふしぎを説明する大切なルールになっています。

先生

ふしぎな光と時間の関係は、相対性理論の要（かなめ）なんだね。

相対性理論のもうひとつのポイント「空間（くうかん）も変わる！」

先生

相対性理論では、時間だけじゃなく「空間（くうかん）」も変わることがわかっているんだよ。

だいち

空間って、どんなこと？

先生

空間というのは、ぼくたちがいる場所や、ものが動いたりする「広がり」のことだよ。

相対性理論によると、速い速さで動いたり、すごく重たいものがあると、そのまわりの空間が「ゆがむ」ことがわかっています。

たとえば、重たい星の近くでは、空間がぐにゃっとゆがみます。

さくら

それって、まるでじゅうたんの上にボールを置いたみたいな感じ？

先生

そうだね！そのとおり。重たいものがあると、まわりの空間がへこんだり、ゆがんだりするんだよ。この「空間のゆがみ」が、光や時間に影響（えいきょう）をあたえるんだ。

アインシュタインは、空間と時間は別々のものじゃなくて、「一体となって動いている」と考えました。

だから、あるものが速く動いたり、重たいものが近くにあると、空間も時間も一緒に変わってしまうんです。

だいち

じゃあ、ロケットで速く動いていると空間も変わって見えるの？

先生

そうなんだよ！とても速い速さで動くと、物が少しちぢんで見えることがあるんだ。これも相対性理論で説明できる「空間の変化」なんだよ。

相対性理論のもうひとつの大切なポイントは、空間と時間が一緒に変わるということです。

アインシュタインは、「光の速さが変わらないなら、空間と時間が影響しあう」という考え方を見つけました。

アインシュタインの相対性理論はどんなところで役立つ？

先生

では、最後にアインシュタインの相対性理論が、どんなところで役に立っているかを紹介するね！

だいち

先生、相対性理論って、ふつうの生活で役に立つの？

先生

実は、ぼくたちが使っているスマートフォンやGPS（ジーピーエス）で、相対性理論が役立っているんだよ。

GPSは、地球のまわりをまわっている人工衛星（じんこうえいせい）からの情報を受け取って、わたしたちの場所を正しく教えてくれるシステムです。

でも、人工衛星は地上にいるわたしたちより速く動いているため、「時間の遅れ」が起こっています。

この時間の遅れを直すために、相対性理論が使われています。

さくら

へえ！GPSがそんなにむずかしい理論で動いているなんて、びっくり！

相対性理論は、宇宙のふしぎを解き明かすための重要なルールです。

特に、ブラックホールのような、すごく重たい星のまわりでは「空間のゆがみ」がとても大きくなり、時間の流れもゆっくりになることがわかっています。

このような研究も、相対性理論をもとに進められています。

だいち

宇宙でも役に立っているんだね！

先生

そうなんだよ。アインシュタインの相対性理論のおかげで、ぼくたちは宇宙のふしぎな仕組みについてもたくさんのことを知ることができるようになったんだ。

相対性理論は、一見むずかしそうだけど、わたしたちの日常生活や宇宙のふしぎを理解するのに大切な考え方です。

これからは、スマートフォンを使ったり、宇宙のニュースを見るときに「相対性理論がかかわっているんだな」と思うと、もっとおもしろく感じられるかもしれませんね。

まとめ

アインシュタインの相対性理論は、「光の速さが変わらない」「時間が遅れる」「空間がゆがむ」といった考え方でできています。

この理論のおかげで、わたしたちは時間や空間がどう動くかを知り、GPSなどの身近な技術にも応用されています。

また、宇宙やブラックホールのふしぎを解き明かすための重要な考え方にもなっています。

この相対性理論の考え方を知っておくと、科学のふしぎがもっと身近に感じられます。

身の回りの「どうしてこうなるの？」を考えるヒントに、相対性理論を使ってみましょう！