時間の遅れ

光の速さが「一定」だからこそ起こる不思議

走る新幹線の車内で、天井に向かってレーザー光を発射するところを想像してみてください。

車内にいる人から見ると、光は天井に向かってまっすぐ上下に移動しているように見えます。しかし、駅のホームに立って通り過ぎる列車を眺めている人から見ると、光は列車の進行方向に合わせて斜めに動いているように見えます。

ここで宇宙の絶対ルールが登場します。光は誰から見ても常に同じ速度（秒速約30万キロ）でしか進みません。ホームにいる人から見ると光はより長い斜めの距離を進まなければならないのに、光のスピードは上がらないのです。となると、移動距離が長くなった分、その中で流れる時間そのものが引き延ばされるしかありません。

その結果、高速で走る列車の中の時計は、外で静止している時計よりもカチコチと刻む間隔が長くなり、時間がゆっくり進むことになります。

重力が強い場所でも時間はゆっくり進む

ピンと張ったゴムマットの上に重いボウリングの球を置くと、マットが深く沈み込む様子を見たことがあるかもしれません。

アインシュタインは、質量を持つ物体は周囲の空間だけでなく「時間」をも一緒に歪ませると説明しました。重力が非常に強い天体の周りは、時空の網の目が強く引き延ばされた状態に似ています。

このように重力によって時空の歪みが大きくなった場所では、光や物体だけでなく、時間の流れそのものも底へ引きずり込まれるように遅くなります。映画『インターステラー』で、ブラックホールに近い惑星に数時間いただけの主人公に対し、地球では何十年もの歳月が流れてしまったのも、この強大な重力による時間の遅れが原因です。

そのため、実は地表に近づくほど地球中心からの強い重力を受けるため、高い山の頂上や宇宙空間よりも時間がごくわずかに遅く流れています。

正確に言うと：本人の時間はいつでも普通

超高速で飛ぶ宇宙船に乗ると、自分の体の動きや時計の針がスローモーションのように遅くなって不便なのでは、と思われがちです。

しかし、宇宙船の中にいる本人には何の変化も感じられません。心臓の鼓動も時計の針の進みも、普段とまったく同じように1秒に1回刻まれます。時間の遅れとは、常に異なる2人の観測者がお互いを比べたときにだけ現れる相対的なズレなのです。

実際、私たちの頭上を回るGPS衛星は、時速約1万4000kmで高速移動することによる時間の遅れと、地球から離れて重力が弱まることによる時間の進みを同時に経験しています。研究者たちは毎日衛星の時計をナノ秒単位で補正していますが、もしこの相対性理論による時間の補正がなければ、スマホのナビ機能は1日で数キロメートルも位置がズレて使い物にならなくなってしまいます。