時間速く進むスカイツリー展望台 10億分の4秒、相対性理論実証
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相対性理論といえば、よく知られているのは高速で移動するものは静止しているものからみると時間が早く流れる、というウラシマ効果と呼ばれるものです。この考え方は、たとえば猿の惑星で使われました（半年の宇宙探査をしている間に、地球では700年以上時間が経過している、という設定でした）。今回はそれとはまた違う相対性理論の仕組み（早崎先生の解説をご覧ください）により、重力加速度の小さい場所は相対的に時間が早く流れるという効果を利用した実験です。
とはいっても、すでに相対性理論により重力の大きい場所と小さい場所で時間の流れ方に差があることはすでに検証され、社会実装もされています（たとえばGPSにより正確な測位ができるのも、地上と衛星での時間の流れ方のわずかな違いが補正されているからです）。
今回の実験の意味は、スカイツリーと地上という、時間の経過にほとんど差がない（1秒あたり100兆分の5秒）ところでも、その差を計測できる高精度な時計を作りましたよ、というところにあります。光格子時計といいますが、現在使われているセシウム原子時計は3000万年に1秒以内の誤差ですが、光格子時計であれば300億年で1秒以内の精度を実現できるとのことです。
高精度な時計が普及すれば、たとえば地球の表面でもわずかに違う重力加速度を計測することができますので、地殻変動や地下資源に伴う重力異常というものをより高い精度で計測できることもできるのではと言われています。こういう内容を記事にして欲しかったですね。東京大学のプレスリリースのほうが詳しいです。
https://www.katori-project.t.u-tokyo.ac.jp/freedom/2020_1_press/2020_1_press.html
※追記
最初に持ち出したウラシマ効果の説明がまるで逆になっていました！謹んで訂正いたします。
正しくは、高速で移動しているほうがゆっくり時間が流れる、です。したがってGPS衛星は、高速で移動することにより時間が遅くなる効果（1000億分の8.4秒）と、重力加速度が小さいことにより時間が早くなる効果（100億分の5.27秒）の両方がかかっています。これをまとめると、土屋先生のおっしゃる100億分の4.45秒という補正値が出てきます。研究の成果は立派なのに、二重の意味で誤解を与えかねない記事タイトルが気になる。まず相対性理論には特殊相対性理論と一般相対性理論の二つがあります。両者の違いを一言で言うと重力を含む理論かどうか（一般相対性理論が重力を含む理論）。実は両者とも時間の遅れの効果を生み出すので混乱しそうになるが、今回の実験は重力に起因した時間の遅れの効果（重力赤方偏移）を調べたもの。さらに、一般相対性理論の実証というよりも、一般相対性理論の指導原理の一つである等価原理（運動の加速度と重力加速度の区別がない）の検証実験ですね（注）。重力赤方偏移は、等価原理が成り立ちさえすれば、ドップラー効果で説明できるので。
（注）実は等価原理を指導原理とした一般相対性理論ではない別の重力理論があるのです。今回の実験では、その理論と一般相対性理論を区別できないので、一般相対性理論そのものの検証とは言えないのです。これは面白い。早く年を取りたくなければ、なるべく地面すれすれで生活しましょう、ということですね。地面で生活しつづけた双子の兄が80歳になるとき、スカイツリーの展望台で生活しつづけた双子の弟は80歳と10秒になります。
