はじめに

夜空よぞらを見み上あげると、たくさんの星ほしがきらきらと輝かがやいていますよね。 「あの星ほしにはどんな宇宙人うちゅうじんが住すんでいるんだろう？」「宇宙船うちゅうせんに乗のって遊あそびに行いってみたいな！」とワクワクしたことがある人ひとも多おおいはずです。

でも実じつは、宇宙うちゅうは私わたしたちが想像そうぞうできないくらい、とてつもなく広ひろいのです。

地球ちきゅうから一番いちばん近ちかいお隣となりの恒星こうせい（太陽たいようのように自分じぶんで光ひかる星ほし）である「プロキシマ・ケンタウリ」でさえ、光ひかりのスピードで飛とんで4年以上ねんいじょうもかかります。光ひかりのスピードといえば、たった1秒びょうで地球ちきゅうを7周半しゅうはんもできるケタ外はずれの速はやさです。

もし、今いまの人類じんるいが持もっている一番いちばん速はやいロケットに乗のって行いったらどうなると思おもいますか？ なんと、到着とうちゃくするまでに数万年すうまんねんもかかってしまいます！ 人間にんげんの寿命じゅみょうは100年ねんくらいですから、おじいちゃんやおばあちゃん、そのまたひ孫まごの代だいになってもまだまだ着つきません。普通ふつうにロケットを飛とばしても、生いきている間あいだにたどり着つくことは絶対ぜったいにできないのです。

「じゃあ、遠とおくの宇宙うちゅうに行いくのは一生いっしょう無理むりなの？」とがっかりしてしまいますよね。

そこで、世界中せかいじゅうの大天才だいてんさいな物理学者ぶつりがくしゃたちが真剣しんけんに考かんがえているのが、SF映画えいがやアニメでも大人気だいにんきの「ワームホール」です！ まるでドラえもんの「どこでもドア」のように、何万光年なんまんこうねんも離はなれた遠とおい宇宙うちゅうの場所ばしょと場所ばしょを、一瞬いっしゅんでつないでしまう夢ゆめの「近道ちかみちトンネル」なのです。

はたして、そんなウルトラトンネルは本当ほんとうに宇宙うちゅうにあるのでしょうか？ どんな仕組しくみになっているのでしょうか？ 摩訶不思議まかふしぎなワームホールの秘密ひみつを、一緒いっしょに解とき明あかしていきましょう！

はると

俺おれ、いつか宇宙人うちゅうじんの友達ともだちを作つくって宇宙うちゅうサッカー大会たいかいを開ひらくのが夢ゆめなんだ！ でも、ロケットで何万年なんまんねんもかかるなんて知しらなかったよ！ 一瞬いっしゅんで行いけるトンネルがあるなら、絶対ぜったいに通とおってみたいよな！

ひまり

あはは、宇宙うちゅうサッカーだなんてはるとらしい夢ゆめね！ でも、何万光年なんまんこうねんも離はなれた星ほしへ一瞬いっしゅんで行いけるなんて、まるで夢ゆめみたいな話はなしだわ。本当ほんとうにそんなトンネルが存在そんざいするのかしら？

ワームホールってなに？ 宇宙うちゅうの「ウルトラ近道ちかみちトンネル」！

ワームホールを一言ひとことでいうと、「宇宙うちゅうのふたつの場所ばしょをつなぐ、超ちょうスピードのショートカット（近道ちかみち）トンネル」です。

でも、どうして「ワーム（虫むし）のホール（穴あな）」という不思議ふしぎな名前なまえがついているのでしょうか？

リンゴとイモムシのたとえ話はなし

「ワーム（worm）」は、英語えいごでミミズやイモムシのように、足あしのない小ちいさな虫むしのことを意味いみします。

真まっ赤かなおいしそうなリンゴを頭あたまの中なかに思おもい浮うかべてみてください。 リンゴのてっぺんに、1匹ぴきの小ちいさなイモムシがいます。このイモムシが、リンゴの真反対側まはんたいがわ（一番底いちばんそこ）に行いきたいとします。

普通ふつうに行いくなら、リンゴのツルツルした丸まるい皮かわの表面ひょうめんを、トコトコと長ながい時間じかんをかけて歩あるいていくしかありませんよね。外側そとがわをぐるりと回まわる遠回とおまわりです。

でも、もし食くいしん坊ぼうのイモムシが、リンゴの真まん中なかをムシャムシャと食たべて、芯しんをまっすぐ突つき抜ぬけるトンネルを掘ほったらどうなるでしょうか？

皮かわの表面ひょうめんを歩あるくよりも、ずっと短みじかい距離きょりで、あっという間あいだに反対側はんたいがわへ抜ぬけ出だすことができますよね！

宇宙うちゅうでもこれとまったく同おなじことが考かんがえられています。 宇宙うちゅうの端はしから端はしまで普通ふつうに飛とんでいくと何万年なんまんねんもかかる場所ばしょでも、宇宙うちゅうの真まん中なかをズドンと貫つらぬくトンネルを通とおれば、一瞬いっしゅんで目的地もくてきちに着ついてしまうのです。

紙かみをペタン！ 誰だれでもできる「ワームホール実験じっけん」

「宇宙うちゅうの真まん中なかを突つき抜ぬけるって、どういうこと？」と不思議ふしぎに思おもいますよね。 手元てもとにあるノートや紙かみを使つかって、今いますぐできる簡単かんたんな実験じっけんで確たしかめてみましょう！

1. 長方形ちょうほうけいの紙かみを1枚まい用意よういします。
2. 紙かみの左端ひだりはしに「地球ちきゅう（A地点ちてん）」、右端みぎはしに「10万光年まんこうねん離はなれた星ほし（B地点ちてん）」と鉛筆えんぴつで印しるしをつけます。
3. 紙かみを机つくえの上うえに平たいらに広ひろげます。

紙かみの上うえをアリさんが歩あるいていくと、左端ひだりはしのA地点ちてんから右端みぎはしのB地点ちてんまでは、紙かみの端はしから端はしまで長ながい距離きょりをテクテク歩あるかなければなりません。

ところが、この紙かみを真まん中なかでふたつに折おって、A地点ちてんとB地点ちてんをペタッと重かさね合あわせてみてください。 そして、重かさなったふたつの印しるしの場所ばしょを、鉛筆えんぴつの先さきで「プチッ」と刺さして穴あなをあけてみましょう！

どうでしょうか？ さっきまではあんなに遠とおく離はなれていたA地点ちてんとB地点ちてんの距離きょりが、なんと「0センチ」になりました！ 穴あなを通とおれば、一瞬いっしゅんで地球ちきゅうから遠とおくの星ほしへワープできてしまいますよね。

これが、ワームホールの基本的きほんてきな考かんがえ方かたです。 宇宙空間うちゅうくうかんそのものがグニャリと曲まがることで、遠とおく離はなれた星同士ほしどうしがすぐ目めの前まえにくっついてしまうのです！

はると

紙かみを折おって鉛筆えんぴつで刺さす実験じっけん、すげーわかりやすいじゃん！ サッカーでも、敵てきのディフェンスの外側そとがわを遠回とおまわりして走はしるより、股またの間あいだを狙ねらってスルーパスを通とおしたほうが一瞬いっしゅんでチャンスになるもんな！

ひまり

なるほど、スルーパスにたとえるなんて面白おもしろいわね！ でも紙かみなら手てで折おれるけれど、私わたしたちが住すんでいるこの宇宙うちゅうの空間くうかんを、いったい誰だれがどうやって折おり曲まげるのかしら？

アインシュタインの「時空じくうのゆがみ」とブラックホール

「宇宙空間うちゅうくうかんを曲まげるなんて、本当ほんとうにできるの？」と誰だれもが思おもいますよね。 実じつは今いまから100年以上ねんいじょうも前まえに、「宇宙うちゅうは曲まがる！」という大発見だいはっけんをした超天才ちょうてんさいがいました。 彼かれの名前なまえは、アルバート・アインシュタインです。

宇宙うちゅうは巨大きょだいなトランポリン！？ 重力じゅうりょくの秘密ひみつ

アインシュタインは1915年ねんに「一般相対性理論いっぱんそうたいせいりろん」という理論りろんを発表はっぴょうしました。 この理論りろんによると、「宇宙うちゅうの空間くうかんや時間じかんは、重おもい星ほしがあるとグニャリと沈しずみ込こんでゆがむ」というのです。

ピンと張はられた巨大きょだいなトランポリンの布ぬのをイメージしてみてください。 その布ぬのの上うえに、重おもいボウリングの玉たまをドスンと置おくとどうなるでしょうか？

ボウリングの玉たまの重おもみで、まわりの布ぬのがズシッと深ふかく沈しずみ込こみますよね。 そこに小ちいさなビー玉たまを転ころがすと、深ふかくへこんだボウリングの玉たまのほうへ引ひき寄よせられてコロコロと落おちていきます。 実じつは、これが「重力じゅうりょく（引力いんりょく）」の正体しょうたいなのです！

太陽たいようや地球ちきゅうのように重おもい星ほしがある場所ばしょでは、宇宙うちゅうという目めに見みえない布ぬのがグニャリとへこんでいます。 つまり、宇宙うちゅうはカチコチに固かたまった箱はこではなく、ゴムや布ぬののように柔やわらかく曲まがるものだったのです。

ブラックホールとホワイトホールをつなぐ橋はし

では、トランポリンの上うえに、想像そうぞうを絶ぜっするほど重おもい玉たまを置おいたらどうなるでしょう？ 布ぬのは限界げんかいまで深ふかく引ひき伸のばされ、底そこが突つき抜ぬけてしまうような深ふかい穴あながあいてしまいます。

これが、宇宙うちゅうで最もっとも恐おそろしい天体てんたいと呼よばれる「ブラックホール」です！ ブラックホールはケタ外はずれの重力じゅうりょくを持もっていて、近ちかくにある星ほしやガスはもちろん、宇宙うちゅうで一番いちばん速はやい光ひかりさえも吸すい込こんで二度にどと逃にがしません。

「でも、ブラックホールに吸すい込こまれたものは、いったいどこへ行いっちゃうの？」

そこで科学者かがくしゃたちは考かんがえました。 「何なにでも吸すい込こむ入口いりぐち（ブラックホール）があるなら、吸すい込こんだものを別べつの宇宙うちゅうへドカンと吐はき出だす出口でぐちがあるはずだ！」

この夢ゆめの出口でぐちは、ブラック（黒くろ）の反対はんたいで「ホワイトホール（白しろい穴あな）」と名付なづけられました。

そして、この「入口いりぐちのブラックホール」と「出口でぐちのホワイトホール」を地下ちか深ふかくでギュッとつないでいるトンネルこそが、まさに「ワームホール」なのです！ 科学者かがくしゃたちはふたりの研究者けんきゅうしゃの名前なまえをとって「アインシュタイン・ローゼン橋きょう」とも呼よんでいます。

はると

ブラックホールとホワイトホールがつながった地下ちかトンネルなのか！ トランポリンの底そこが抜ぬけて別べつの場所ばしょにつながるなんて、めちゃくちゃかっこいいぜ！ 入はいったら滑すべり台だいみたいに飛とび出だせるのかな？

ひまり

宇宙うちゅうの滑すべり台だいだなんて楽たのしそうね！ でもブラックホールって、光ひかりすら逃にげられないくらい強烈きょうれつな力ちからでつぶされちゃう場所ばしょよね？ 人間にんげんが入はいっても無事ぶじでいられるのかしら……？

ワームホールを通とおったらどうなる？ タイムトラベルの可能性かのうせい

もし未来みらいの科学技術かがくぎじゅつが進すすんで、安全あんぜんに通とおれるワームホールが見みつかったら、私わたしたちの生活せいかつはどうなってしまうのでしょうか？ そこには、SF映画えいが顔負かおまけの驚おどろくべき世界せかいが待まっています！

遠とおい銀河ぎんがへ数秒すうびょうでお引ひっ越こし！

まず、宇宙旅行うちゅうりょこうの常識じょうしきが完全かんぜんにひっくり返かえります。 何万光年なんまんこうねんも離はなれた別べつの銀河ぎんがや、生命せいめいがいるかもしれない地球ちきゅうそっくりの星ほしへ、トンネルを一歩いっぽくぐるだけでたったの数秒すうびょうで行いけるようになります。

「今度こんどの日曜日にちようびは、アンドロメダ銀河ぎんがの宇宙うちゅうステーションまでサッカーの試合しあいをしに行いこう！」なんてことが、当あたり前まえになる未来みらいがやってくるかもしれません。

過去かこや未来みらいへ行いける！？ 夢ゆめのタイムマシン

さらに驚おどろきなのが、ワームホールを使つかえば「タイムトラベル」ができるかもしれないということです！

アインシュタインの理論りろんでは、「ものすごいスピードで動うごいているものは、時間じかんの流ながれるスピードが遅おそくなる」という不思議ふしぎなルールがあります。

もしワームホールの片方かたほうの出口でぐちだけを宇宙船うちゅうせんに乗のせて、光ひかりに近ちかい猛もうスピードで宇宙うちゅうをビュンビュン飛とび回まわらせてから元もとの場所ばしょに戻もどすとどうなるでしょうか？ 猛もうスピードで動うごいていた出口でぐちのほうは、じっとしていた入口いりぐちよりも時間じかんの進すすみ方かたがずっと遅おそくなります。

つまり、「現在げんざい」と「過去かこ」をつなぐタイムトンネルができあがってしまうのです！ トンネルを行いったり来きたりするだけで、過去かこの世界せかいへ行いって本物ほんものの恐竜きょうりゅうを見みたり、1000年後ねんごの未来みらいの世界せかいへ遊あそびに行いったりできるかもしれません。

でも危険きけんがいっぱい！ 通とおり抜ぬけるための「3つの大問題だいもんだい」

「そんなの最高さいこうじゃん！ 早はやく作つくってよ！」と叫さけびたくなりますよね。 でも、人間にんげんが安全あんぜんにワームホールを通とおるためには、まだ解決かいけつできていない巨大きょだいな壁かべが3つあります。

1. 一瞬いっしゅんでつぶれちゃう！：ワームホールはものすごく不安定ふあんていで、できた瞬間しゅんかんに自分じぶんの重力じゅうりょくでギュッと縮ちぢんでペシャンコにつぶれてしまいます。
2. 重力じゅうりょくが強つよすぎてバラバラになる！：入口付近いりぐちふきんの重力じゅうりょくが強烈きょうれつすぎて、人間にんげんや宇宙船うちゅうせんが入はいった瞬間しゅんかんに、パスタの麺めんのように細長ほそながく引ひき伸のばされて粉々こなごなになってしまいます（科学者かがくしゃたちは大真面目おおまじめに「スパゲッティ化現象かげんしょう」と呼よんでいます！）。
3. トンネルを開ひらいておく特別とくべつなエネルギーがない！：トンネルがつぶれないように内側うちがわからグッと押おし広ひろげて支ささえるには、「エキゾチック物質ぶっしつ（マイナスのエネルギー）」という、まだ誰だれも手てに入いれたことがない特別とくべつな物質ぶっしつが必要ひつようです。

今いまのところ、この「マイナスのエネルギー」をどうやって見みつけるかが、世界中せかいじゅうの科学者かがくしゃたちを悩なやませる最大さいだいの難問なんもんなのです。

はると

うわっ、入はいった瞬間しゅんかんにパスタみたいに伸のばされちゃうのかよ！ でも、トンネルを支ささえるマイナスのエネルギーを発見はっけんできたら、世界初せかいはつのタイムマシンが完成かんせいするってことだよな！ 燃もえてきたぜ！

ひまり

うーん、パスタになっちゃうのは困こまるけれど、タイムトラベルができるかもしれないなんて本当ほんとうにロマンがあるわね。看護師かんごしさんとして、未来みらいの医療技術いりょうぎじゅつを見学けんがくに行いってみたいわ！

まとめ：宇宙うちゅうのなぞはまだまだいっぱい！

SFの世界せかいのお話はなしだと思おもっていたワームホールですが、実じつは最先端さいせんたんの物理学ぶつりがくによって、本気ほんきで研究けんきゅうされている大真面目おおまじめな科学かがくのテーマなのです。

今いまのところ、ワームホールは科学者かがくしゃたちの計算用紙けいさんようしの上うえだけに存在そんざいする「理論上りろんじょうのトンネル」です。 まだ本物ほんもののワームホールを望遠鏡ぼうえんきょうで見みつけた人ひとはいません。

でも、昔むかしは「ブラックホールなんて本当ほんとうにあるわけない」とみんなに笑わらわれていたのに、2019年ねんには人類じんるいが初はじめてブラックホールの撮影さつえいに大成功だいせいこうしました！ 科学かがくの歴史れきしでは、かつて「夢物語ゆめものがたり」だと思おもわれていたことが、何十年なんじゅうねんもあとに現実げんじつになることがたくさんあります。

もしかすると数十年後すうじゅうねんご、ワームホールを通とおり抜ぬけて銀河ぎんがを自由じゆうに飛とび回まわる宇宙船うちゅうせんのキャプテンになっているのは、今いまこの記事きじを読よんでいる君きみかもしれませんよ！

はると

俺おれ、今日きょうの宇宙うちゅうの話はなしを聞きいてめちゃくちゃワクワクしたぜ！ サッカーの練習れんしゅうも全力ぜんりょくで頑がん張ばるけど、夜空よぞらを見み上あげて宇宙うちゅうの近道ちかみちを探さがしてみたくなったよな！

ひまり

くすっ、素敵すてきな夢ゆめね、はると！ でも、宇宙うちゅうの近道ちかみちを探さがしに行いく前まえに、まずは机つくえの上うえの夏休なつやすみの宿題しゅくだいを終おわらせる近道ちかみちを見みつけないと、お母かあさんに叱しかられちゃうわよ？

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ポチップ

はじめに

白髪頭しらがあたまをボサボサにして、カメラに向むかってペロッと舌したを出だしているおじさんの写真しゃしん。みんなも理科室りかしつの壁かべや図書室としょしつの本ほん、テレビなどで一度いちどは見みかけたことがあるのではないでしょうか。

「なんで偉えらい学者がくしゃさんが、あっかんべーなんてふざけた顔かおをしているんだろう？」と不思議ふしぎに思おもった人ひとも多おおいはず。

あのおじさんの名前なまえは、アルベルト・アインシュタイン。見みた目めはとてもひょうきんですが、実じつは人類じんるいの歴史れきしの中なかで「世界一せかいいち有名ゆうめいな大天才だいてんさい」と呼よばれるスーパー科学者かがくしゃです！

もしアインシュタインが生うまれていなかったら、みんなが毎日まいにち使つかっているスマートフォンの位置情報いちじょうほうは毎日まいにち11キロメートルも狂くるって、目的地もくてきちどころか隣となりの町まちまで大迷子だいまいごになっていたかもしれません。

でも、彼かれは子こどもの頃ころからテストで100点てんばかり取とっていたスーパー優等生ゆうとうせいだったのでしょうか？実じつはまったく逆ぎゃくで、学校がっこうの先生せんせいから「お前まえは何なにをやってもダメだ」と怒おこられてばかりの落おちこぼれだったのです！

どうやって世界一せかいいちの天才てんさいになったのか、どんなびっくりする大発見だいはっけんをしたのか、はると・ひまりと一緒いっしょに楽たのしく見みていきましょう！

はると

あのおじさん知しってる！理科室りかしつでいっつもあっかんべーしてるよな！本当ほんとうに世界一せかいいちの天才てんさいなのか？俺おれ、ずっとお笑わらい芸人げいにんのおじいちゃんだと思おもってたぞ！

ひまり

ふふ、本当ほんとうよ。アインシュタインは今いまのスマホや宇宙うちゅうの科学かがくの土台どだいを作つくった、とんでもなくすごい人ひとなの。知しれば絶対ぜったいにびっくりするわよ！

アインシュタインってどんな人ひと？ 〜落おちこぼれからの大逆転だいぎゃくてん〜

アインシュタインは1879年ねんにドイツという国くにで生うまれました。子こどもの頃ころの彼かれは、言葉ことばを話はなし始はじめるのが周まわりの友ともだちよりずっと遅おそく、心配しんぱいした両親りょうしんが病院びょういんへ相談そうだんに連つれて行いったほどでした。

そんな彼かれが科学かがくの面白おもしろさに目覚めざめたのは、5歳さいのときです。病気びょうきでベッドに寝ねていたとき、お父とうさんからお土産みやげに「コンパス」をもらいました。箱はこをどんな向むきにぐるぐる回まわしても、中なかの赤あかい針はりは必かならずピタッと北きたを指さします。

「手てで触ふれてもいないのに、どうして決きまった方向ほうこうを向むくんだろう？目めに見みえない不思議ふしぎな力ちからが世界せかいを動うごかしているんだ！」と、幼おさないアインシュタインは心臓しんぞうがドキドキするほど大感動だいかんどうしました。このコンパスとの出会であいが、一生いっしょうをかけた大研究だいけんきゅうの原点げんてんになったのです。

しかし、小学校しょうがっこうや中学校ちゅうがっこうでの学校生活がっこうせいかつは決けっして楽たのしいものではありませんでした。当時とうじのドイツの学校がっこうはまるで軍隊ぐんたいのように厳きびしく、先生せんせいが言いったことを疑うたがわずにそのまま丸暗記まるあんきする授業じゅぎょうばかりでした。

アインシュタインは「どうしてそうなるの？」「本当ほんとうに先生せんせいの言いう通とおりなのかな？」と自分じぶんの頭あたまでじっくり考かんがえたいタイプ。そのため、丸暗記まるあんきを押おし付つける先生せんせいに質問しつもんをぶつけて授業じゅぎょうの邪魔じゃまだと怒おこられたり、「お前まえは社会しゃかいの役やくに立たたないダメなやつだ」と決きめつけられたりして、ついには学校がっこうをやめてしまいました。

そんな彼かれを支ささえたのが、お母かあさんから教おそわったバイオリンと、大好だいすきな数学すうがくや物理ぶつりの本ほんでした。学校がっこうのテストで良よい点てんを取とることよりも、「自分じぶんで不思議ふしぎに思おもった謎なぞを、納得なっとくいくまでとことん考かんがえ抜ぬくこと」こそが、アインシュタインの才能さいのうをぐんぐん伸のばす最強さいきょうのエンジンだったのです。

はると

先生せんせいに怒おこられて学校がっこうをやめちゃったのか！テストの点数てんすうが悪わるくても世界一せかいいちの天才てんさいになれるなんて、勉強べんきょうが苦手にがてな俺おれ、なんだか勇気ゆうきが出でてきたぞ！

ひまり

大切たいせつなのはテストの点数てんすうだけじゃなくて、「なぜだろう？」と自分じぶんでとことん考かんがえることなのよね。バイオリンが息抜いきぬきになっていたのも素敵すてきだわ。

▲ アルベルト・アインシュタインの肖像写真しょうぞうしゃしん

何なにがすごいの？ 世界せかいを変かえた2つの大発見だいはっけん

大学だいがくを卒業そつぎょうしたアインシュタインは、特許庁とっきょちょうという役所やくしょで発明品はつめいひんの審査しんさをする仕事しごとをしながら、仕事しごとの合間あいまや休日きゅうじつに大好だいすきな物理ぶつりの研究けんきゅうを続つづけました。

そして1905年ねん、彼かれが26歳さいのときに、これまでの科学かがくの常識じょうしきを根底こんていからひっくり返かえす大論文だいろんぶんを次々つぎつぎと発表はっぴょうしました。科学かがくの世界せかいでは、この奇跡的きせきてきな年としを「奇跡きせきの年とし」と呼よんでいます。彼かれが成なし遂とげた、世界せかいを変かえた2つの大発見だいはっけんを見みてみましょう。

時間じかんの進すすみ方かたが変かわる「相対性理論そうたいせいりろん」

私わたしたちは「時間じかんは宇宙うちゅうのどこでも、誰だれにとっても同おなじ速はやさでチクタク進すすんでいる」と思おもい込こんでいます。しかしアインシュタインは、「猛もうスピードで動うごくものの中なかでは、時間じかんの進すすみ方かたがゆっくり遅おそくなる！」という驚おどろくべき真実しんじつを明あきらかにしました。これを「相対性理論そうたいせいりろん」といいます。

たとえば、動うごく電車でんしゃの中なかでボールを真上まうえに投なげてキャッチしたとします。

• 電車でんしゃの中なかの自分じぶんから見みると、ボールは「まっすぐ上下じょうげ」に動うごいただけに見みえます。
• でも、駅えきのホームの外そとから見みている人ひとから見みると、電車でんしゃが進すすむ分ぶんだけボールは「斜ななめに長ながい距離きょり」をビューンと動うごいたように見みえます。

見みる人ひとの立場たちばによってボールの進すすむ距離きょりが変かわるように、実じつは「光ひかりの進すすみ方かた」も見みる人ひとによって変かわってしまいます。でも、宇宙うちゅうには「光ひかりのスピード（秒速びょうそく30万まんkm・1秒びょうで地球ちきゅうを7周半しゅうはん）は、誰だれから見みても絶対ぜったいに変かわらない！」という鉄てつのルールがあります。 このルールを守まもるために、なんと「動うごいている人側ひとがわの時計とけいの針はりがゆっくり進すすむことで、つじつまを合あわせている」のです！光ひかりのスピードに近ちかづく超特急ちょうとっきゅうロケットに乗のると、地球ちきゅうに残のこった人ひとたちよりも時間じかんがゆっくり進すすむのはこのためです。

世界一せかいいち有名ゆうめいな公式こうしき「E=mc²」

教科書きょうかしょや科学番組かがくばんぐみで一度いちどは見みかける数式すうしき「E=mc²（イー・イコール・エム・シーじじょう）」。この暗号あんごうのような不思議ふしぎな式しきは、「わずかな重おもさ（物質ぶっしつ）の中なかに、とんでもなく巨大きょだいなエネルギーが眠ねむっている」という秘密ひみつを解とき明あかしたものです。

「c」は光ひかりのスピード（秒速びょうそく30万まんキロメートル）を表あらわし、それを2回かい掛かけ算ざん（二乗にじょう）するため、計算結果けいさんけっかは天文学的てんもんがくてきな巨大きょだいパワーになります。 なんと、約やく0.02グラムというたった米粒こめつぶ1粒つぶの重おもさの中なかにも、大都市全体だいとしぜんたいの電気でんきを丸一日まるいちにちまかなえてしまうほどの超ちょうエネルギーがぎゅっと詰つまっているのです！

はると

米粒こめつぶ1粒つぶで街全体まちぜんたいの電気でんきを作つくれちゃうのか！？そんな超ちょうパワーが隠かくれてるなんて、今日きょうから給食きゅうしょくのご飯粒はんつぶを残のこせなくなっちゃうな！

ひまり

ふふ、小ちいさな粒つぶの中なかにも宇宙うちゅうのパワーが眠ねむっているのね。時間じかんがのびちぢみする発見はっけんも、それまでの常識じょうしきを全部ぜんぶひっくり返かえした大革命だいかくめいだったのよ。

▲ アインシュタインも受賞じゅしょうしたノーベル物理学賞ぶつりがくしょうのメダル

実じつは毎日まいにちお世話せわになってる！ 今いまのくらしとアインシュタイン

「時間じかんが伸のび縮ちぢみするなんて、宇宙飛行士うちゅうひこうしだけの話はなしで私わたしたちの生活せいかつには関係かんけいない」と思おもうかもしれません。しかし実じつは、現代げんだいの便利べんりなハイテク生活せいかつは、アインシュタインの発見はっけんがなければ一日いちにちたりとも成なり立たたないのです！私わたしたちが毎日まいにちお世話せわになっている、代表的だいひょうてきな2つの技術ぎじゅつを紹介しょうかいします。

スマートフォンのGPSとカーナビ

地図ちずアプリや位置情報いちじょうほうゲームで今いまいる場所ばしょをピタリと教おしえてくれるGPSは、宇宙うちゅうを飛とんでいるGPS衛星えいせいからの電波でんぱを受うけ取とって場所ばしょを計算けいさんしています。

GPS衛星えいせいは、宇宙空間うちゅうくうかんを時速約じそくやく1万まん4000キロメートルという猛もうスピードで飛とんでいます。スピードが速はやいと時間じかんはゆっくり進すすみますが、同時どうじに宇宙うちゅうは地球ちきゅうの表面ひょうめんより重力じゅうりょくが弱よわいため、逆ぎゃくに時間じかんが少すこし早はやく進すすみます。

この2つを合あわせると、宇宙うちゅうの衛星えいせいに積つまれた時計とけいは、地上ちじょうの時計とけいよりも毎日まいにちおよそ100万分まんぶんの38秒びょうだけ早はやく進すすんでしまうのです！ ほんの一瞬いっしゅんのズレですが、光ひかりの速はやさで計算けいさんすると毎日約まいにちやく11キロメートルもの位置いちの狂くるいにつながります。アインシュタインの相対性理論そうたいせいりろんを使つかってコンピュータで時計とけいのズレを直なおしていないと、カーナビを頼たよりに進すすんでも隣となりの町まちの山奥やまおくに案内あんないされて大迷子だいまいごになってしまいます！

自動じどうドアやソーラーパネル

お店みせに行いくとスッと開あく自動じどうドアや、家いえの屋根やねで太陽たいようの光ひかりから電気でんきを作つくるソーラーパネル。ここにもアインシュタインの知恵ちえが生いきています。

実じつはアインシュタインがノーベル賞しょうを受賞じゅしょうしたのは、相対性理論そうたいせいりろんではなく「光電効果こうでんこうか」の仕組しくみを解とき明あかしたことでした。 彼かれは「光ひかりは波なみであると同時どうじに、小ちいさな粒つぶの集あつまりでもある」と考かんがえました。金属きんぞくに光ひかりの粒つぶが当あたると、パチンと弾はじかれたように電子でんし（電気でんきのもと）が飛とび出だします。この発見はっけんのおかげで、人ひとが近ちかづいた光ひかりをキャッチする自動じどうドアのセンサーや、太陽光発電たいようこうはつでんパネルが誕生たんじょうしたのです。

はると

俺おれのスマホゲームで位置情報いちじょうほうが正確せいかくなのも、アインシュタインのおかげだったのか！毎日まいにち11キロもズレたら、サッカーの試合会場しあいかいじょうどころか隣となりの市しまで飛とばされちゃうぞ！

ひまり

そうなの！遠とおい宇宙うちゅうを飛とぶ人工衛星じんこうえいせいの時計とけいをアインシュタインの数式すうしきが毎日まいにち直なおしてくれているなんて、私わたしたちの暮くらしのスーパーヒーローね。

▲ 宇宙うちゅうから正確せいかくな位置いちを教おしえてくれるGPS衛星えいせい

人間味にんげんみあふれる！ おもしろエピソードと心こころにひびく名言めいげん

ここまで読よむと、アインシュタインは難むずかしい計算けいさんばかりしている近寄ちかよりがたい大学者だいがくしゃに思おもえるかもしれません。しかし実際じっさいの彼かれは、おちゃめで人間味にんげんみにあふれ、世界中せかいじゅうの子こどもたちから愛あいされる最高さいこうにユニークな人ひとでした。

靴下くつしたが嫌きらいでいつも素足すあし！？

アインシュタインは普段ふだんの身みだしなみにはまったく無頓着むとんちゃくでした。「靴下くつしたを履はくと親指おやゆびのところに穴あながあくから嫌いやだ！」と言いって、大統領だいとうりょうや王様おうさまの前まえに出でるときも靴下くつしたを履はかずに素足すあしに靴くつを履はいて出でかけました。髪かみの毛けもブラシでとかさずいつもボサボサでしたが、本人ほんにんは「着心地きごこちがよくて楽らくちんなのが一番いちばんさ！」と大笑おおわらいしていました。

あの有名ゆうめいな「舌出しただし写真しゃしん」の真相しんそう

カメラに向むかって舌したをペロッと出だしている写真しゃしんは、世界せかいで一番有名いちばんゆうめいな科学者かがくしゃの写真しゃしんです。この写真しゃしんは、彼かれが72歳さいの誕生日たんじょうびを迎むかえた夜よるに撮影さつえいされました。

パーティーが終おわって車くるまに乗のり込こんだとき、たくさんの新聞記者しんぶんきしゃやカメラマンが取とり囲かこみ、「博士はかせ、笑わらってください！ポーズをとってください！」としつこく迫せまってきました。普通ふつうなら怒おこって窓まどを閉しめてしまうところですが、アインシュタインは茶目ちゃめっ気けたっぷりに「あっかんべー！」と舌したを出だしてみせたのです。

形式けいしきばった偉えらそうな態度たいどが大嫌だいきらいで、誰だれに対たいしてもユーモアを忘わすれなかった彼かれらしい名場面めいばめんでした。また、彼かれは戦争せんそうを心こころから嫌きらい、世界中せかいじゅうの子こどもたちが平和へいわに暮くらせる世界せかいを願ねがって最後さいごまで行動こうどうし続つづけました。

心こころにひびく2つの名言めいげん

そんなアインシュタインは、未来みらいを生いきるみんなに向むけて素敵すてきな言葉ことばを残のこしています。

1. 「大切たいせつなのは、質問しつもんすることをやめないことだ」
   どんな当あたり前まえのように見みえることでも、「なぜだろう？」「どうしてかな？」と不思議ふしぎに思おもい続つづける心こころが、世界せかいを変かえる新あたらしい発見はっけんにつながります。
2. 「想像力そうぞうりょくは、知識ちしきよりも大切たいせつだ」
   今いま知しっている知識ちしきには限界げんかいがありますが、頭あたまの中なかで自由じゆうに思おもい描えがく想像力そうぞうりょくには限界げんかいがありません。新あたらしい未来みらいを切きりひらくのは、いつだって自由じゆうな想像力そうぞうりょくなのです。

はると

靴下くつしたに穴あながあくから履はかないなんて、最高さいこうに面白おもしろいおじさんだな！俺おれも「なんでだろう？」って疑問ぎもんを大切たいせつにして、誰だれも思おもいつかない新あたらしいドリブル技わざを想像そうぞうしてみるぞ！

ひまり

ふふ、はるとのその好奇心こうきしんは素晴すばらしいわ！「想像力そうぞうりょくは知識ちしきよりも大切たいせつ」って言葉ことば、勉強べんきょうだけじゃなくてスポーツや夢ゆめを追おいかけるみんなへの最高さいこうの応援おうえんメッセージね。

▲ 72歳さいの誕生日たんじょうびに撮影さつえいされたユーモアあふれる舌出しただし写真しゃしん

まとめ

はると

アインシュタインって難むずかしい公式こうしきの人ひとかと思おもってたけど、すごく身近みぢかに感かんじられたよ！常識じょうしきにとらわれないで、頭あたまの中なかでどんどん新あたらしいアイデアを広ひろげていくぞ！

ひまり

ええ、自由じゆうな想像力そうぞうりょくを持もつことが一番いちばんの武器ぶきなのね。…ところで はると、新あたらしいアイデアを広ひろげるのもいいけれど、その前まえに机つくえの上うえにたまっている算数さんすうのプリントを片付かたづけましょうね？

はると

ギクッ！…ひまり、それだけは想像そうぞうしたくなかったんだよな…！すぐ宿題しゅくだいやるよ！

ひまり

ふふ、その調子ちょうしよ！宿題しゅくだいが終おわったら、新あたらしいドリブルの練習れんしゅうに付つき合あってあげるわね！

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はじめに

もし、全力ぜんりょくダッシュで走はしれば走はしるほど、自分じぶんだけ「時間じかんの進すすみ方かたがゆっくり」になるとしたら信しんじられますか？

朝あさ起おきて学校がっこうに行いくときも、友達ともだちと校庭こうていで遊あそんでいるときも、夜よるにお布団ふとんに入はいって眠ねむるときも、時計とけいの針はりはいつでも誰だれにとっても同おなじリズムで進すすんでいると思おもっていませんか？「1秒びょうの長ながさ」は地球上ちきゅうじょうのどこでも絶対ぜったいに同おなじはずだと考かんがえるのが普通ふつうですよね。

でも、今いまから約やく100年前ねんまえに「動うごくスピードや重力じゅうりょくによって、時間じかんの進すすみ方かたや空間くうかんの形かたちが変かわってしまう！」というとんでもないひみつを発見はっけんした大天才だいてんさいがいました。その人ひとの名前なまえはアルベルト・アインシュタイン。そして、彼かれが唱となえた世紀せいきの大理論だいりろんこそが「相対性理論そうたいせいりろん」です。

「時間じかんが遅おくれるってどういうこと？」「空間くうかんがゆがむって本当ほんとう？」アニメやSF映画えいがで出でてきそうな不思議ふしぎな世界せかいですが、実じつは私わたしたちが毎日まいにち使つかっているスマートフォンのマップにも欠かかせない本物ほんものの科学かがくです。宇宙うちゅうの不思議ふしぎなルールを一緒いっしょに解とき明あかしていきましょう！

はると

時間じかんが遅おくれるだって！？もし俺おれの時計とけいだけゆっくり進すすんだら、サッカーの試合時間しあいじかんや給食きゅうしょくのおかわり時間じかんを無限むげんに伸のばせるんじゃないか！？

ひまり

ふふ、はるとらしい発想はっそうね。でも、そんなに都合つごうよくはいかないのよ。アインシュタインが考かんがえた宇宙うちゅうのルールには、もっとびっくりする仕組しくみがあるんだから！

相対性理論そうたいせいりろんってどんな考かんがえ方かた？

「相対性理論そうたいせいりろん」という名前なまえを聞きくと、なんだか難むずかしそうな漢字かんじが並ならんでいて身構みがまえてしまいますよね。でも、言葉ことばの意味いみをひとつずつ分解ぶんかいすると、とてもシンプルです。

「相対的そうたいてき」とは、「見みる人ひとの立場たちばや状態じょうたいによって、見みえ方かたや感かんじ方かたが変かわる」という意味いみです。

たとえば、時速じそく60kmで走はしる電車でんしゃに乗のっている自分じぶんを想像そうぞうしてみてください。電車でんしゃの中なかで座すわっている友達ともだちを見みたら、友達ともだちは「止とまって」見みえますよね。でも、駅えきのホームに立たっている人ひとから見みたら、その友達ともだちは電車でんしゃごと「時速じそく60kmの猛もうスピード」で移動いどうしています。

同おなじ人ひとを見みているのに、「電車でんしゃの中なかにいる人ひと」から見みるか「外そとにいる人ひと」から見みるかで、スピードがまったく違ちがって見みえます。これが「相対的そうたいてき」ということです。

アインシュタインが登場とうじょうする前まえ、有名ゆうめいな科学者かがくしゃニュートンなどは「時間じかんや空間くうかんは、宇宙うちゅうのどこでも絶対ぜったいに変かわらない不動ふどうのステージのようなものだ」と考かんがえていました。しかしアインシュタインは、「スピードを出だして動うごいている人ひと」と「止とまっている人ひと」では、なんと時間じかんの進すすみ方かたやものの長ながさまで変かわってしまうことを見抜みぬいたのです！

はると

なるほど！電車でんしゃの中なかの友達ともだちは止とまって見みえるけど、ホームから見みたらビュンって走はしってるのと同おなじだな。見みる場所ばしょで変かわるから「相対的そうたいてき」って呼よぶのか！

ひまり

その通とおりよ、はると。アインシュタインはそこからさらに一歩いっぽ進すすめて、「時間じかんそのものの進すすみ方かたまで変かわる」って証明しょうめいしたから世界中せかいじゅうがびっくりしたのよ。

スピードを上あげると時間じかんがゆっくり進すすむ？

アインシュタインが最初さいしょに発表はっぴょうしたのが「特殊相対性理論とくしゅそうたいせいりろん」です。この理論りろんには、宇宙うちゅうの絶対ぜったい的てきな大だいルールがひとつあります。

それは、「光ひかりのスピードは、誰だれから見みても絶対ぜったいに変かわらない（秒速びょうそく約やく30万まんkm）」ということです。光ひかりは1秒間びょうかんに地球ちきゅうを7周半しゅうはんも回まわり、月つきまでならたったの約やく1.3秒びょう、太陽たいようからでも約やく8分ふん20秒びょうで届とどく宇宙最速うちゅうさいそくのスピードを持もっています。自分じぶんがどれだけ猛もうスピードのロケットに乗のって追おいかけても、すれ違ちがっても、光ひかりはいつでも秒速びょうそく30万まんkmで進すすんで見みえます。

この「光ひかりのスピードは絶対ぜったいに変かわらない」というルールから、不思議ふしぎな現象げんしょうが導みちびき出だされます。それが「スピードを上あげると時間じかんがゆっくり進すすむ」という現象げんしょうです。

これを説明せつめいするために使つかわれるのが「光ひかりの時計とけい」のたとえです。

スピードを出だせば出だすほど、光ひかりの速はやさに近ちかづくほど、時間じかんの進すすみ方かたはどんどん遅おそくなります。

はると

光ひかりのスピードが変かわらないから、代かわりに時間じかんのほうが遅おくれて帳尻ちょうじりを合あわせるのか！宇宙うちゅうの仕組しくみってパズルみたいでめちゃくちゃ面白おもしろいぜ！

ひまり

ええ、どんな乗のり物ものでも光ひかりのスピードを超こえることはできないから、そのぶん時間じかんがブレーキをかけるようにゆっくりになるのね。

重おもい星ほしのまわりでは空間くうかんと時間じかんがゆがむ？

特殊相対性理論とくしゅそうたいせいりろんを発表はっぴょうしてから10年後ねんご、アインシュタインはさらにパワーアップした「一般相対性理論いっぱんそうたいせいりろん」を発表はっぴょうしました。ここで解とき明あかされたのが、地球ちきゅうが私わたしたちを引ひっ張ぱる力ちから、つまり「重力じゅうりょくの正体しょうたい」です。

リンゴが木きから落おちるのを見みてニュートンは「地球ちきゅうが引ひっ張ぱっている（万有引力ばんゆういんりょく）」と考かんがえました。しかしアインシュタインはまったく違ちがう新あたらしい答こたえを出だしました。「重力じゅうりょくとは、重おもいものがまわりの空間くうかんをグニャリとゆがめる現象げんしょうだ」と言いったのです。

そして恐おそろしいことに、重力じゅうりょくによってゆがむのは空間くうかんだけではありません。「時間じかん」も一緒いっしょにゆがんで遅おそくなるのです。重力じゅうりょくが強つよい場所ばしょ（深ふかいくぼみの底そこ）にいればいるほど、時間じかんの進すすみ方かたはゆっくりになります。

さらに、質量しつりょうがとてつもなく大おおきく、空間くうかんを無限むげんに深ふかく沈しずみ込こませて底そこなしの穴あなを作つくってしまう天体てんたいが、宇宙うちゅうのモンスター「ブラックホール」です。ブラックホールの近ちかくでは、光ひかりさえも外そとに逃にげ出だせず、時間じかんの流ながれも極端きょくたんに遅おそくなってしまいます。

はると

トランポリンの沈しずみ込こみが重力じゅうりょくの正体しょうたいだったのか！重おもい星ほしが空間くうかんをグニャッと曲まげちゃうなんて、宇宙うちゅうの力ちからってハンパないな！

ひまり

ふふ、重力じゅうりょくが強つよい場所ばしょほど時間じかんの流ながれがゆっくりになるなんて、まるで時間じかんの坂道さかみちがあるみたいで不思議ふしぎよね。

スマホのマップ（GPS）にも使つかわれている？

「スピードを上あげると時間じかんが遅おくれる」「重力じゅうりょくで空間くうかんと時間じかんがゆがむ」と聞きくと、宇宙うちゅうの遠とおい世界せかいのお話はなしに思おもえますよね。でも実じつは、私わたしたちが普段ふだん使つかっているスマートフォンのマップアプリ（GPS）は、相対性理論そうたいせいりろんを使つかわないと正ただしく動うごかないのです！

GPSは、地球ちきゅうの上空じょうくう約やく2万まんkmを飛とんでいる何機なんきもの人工衛星じんこうえいせいから電波でんぱを受うけ取とり、自分じぶんの正確せいかくな位置いちを計算けいさんしています。このとき、宇宙うちゅうにいるGPS衛星えいせいと地上ちじょうにいる私わたしたちとの間あいだで、2つの相対性理論そうたいせいりろんによる時間じかんのズレが発生はっせいします。

「100万分まんぶんの38秒びょうなんて、まばたきよりもずっと短みじかいから関係かんけいないんじゃない？」と思おもうかもしれません。しかし、GPSは光ひかりのスピード（秒速びょうそく30万まんkm）の電波でんぱを使つかって距離きょりを測はかっています。もしアインシュタインの相対性理論そうたいせいりろんを使つかってこのズレを直なおさないと、たった1日にちで約やく11kmも位置いちがズレてしまうのです！

11kmもズレたら、自分じぶんの家いえを検索けんさくしたのに隣となりの町まちを表示ひょうじしてしまって、ナビとしてまったく使つかえなくなってしまいますよね。私わたしたちが道みちに迷まよわずに目的地もくてきちへ行いけるのは、アインシュタインの理論りろんが宇宙うちゅうの衛星えいせいの中なかで正確せいかくに計算けいさんされているおかげなのです。

はると

毎日まいにち11kmもズレるのかよ！？俺おれがサッカーの遠征試合えんせいじあいに行いくとき、会場かいじょうと全然ぜんぜん違ちがう遠とおいグラウンドに着ついちゃうところだったぜ！

ひまり

うふふ、アインシュタインの計算けいさんのおかげで無事ぶじに試合会場しあいかいじょうに行いけるのね。難むずかしい宇宙うちゅうの理論りろんが、私わたしたちのスマホを支ささえているなんて感動的かんどうてきだわ。