【Pythonでみる科学ニュース】宇宙は老化の加速装置？ISS滞在とPythonで見る宇宙の時間の流れ

宇宙は老化の加速装置？ISS滞在とPythonで見る宇宙の時間の流れ

「宇宙は老化の加速モデル」— 国際宇宙ステーション（ISS）での長期滞在を終えた古川聡さんが、帰還後の記者会見で体調の変化について語りました。具体的には、骨密度の低下や筋肉量の減少など、地球上では数年かけて起こるような変化が、宇宙空間ではわずか数ヶ月で顕著に現れるとのこと。これは、無重力環境や放射線などが人体に与える影響によるものと考えられています。

宇宙旅行への夢を抱く私たちにとって、このニュースは少しばかり衝撃的かもしれません。しかし、宇宙での老化加速という現象は、人類が宇宙に進出する上で避けて通れない課題であり、それを克服するための研究が急務とされています。

古川さんの言葉は、宇宙という極限環境における時間の流れが、地球上とは異なっていることを示唆しています。そこで、今回は、宇宙における時間の流れを少しでも理解するため、アインシュタインの相対性理論の一部をPythonで簡易的に表現するスクリプトを作成してみました。

このスクリプトは、高速で移動する物体の時間の遅れを計算するものです。相対性理論によれば、光速に近い速度で移動する物体の中の時間は、静止している人から見ると遅れて進むように見えます。もちろん、ISSの速度ではその差は非常に小さく、体感できるものではありませんが、宇宙における時間の流れという概念に触れるきっかけになれば幸いです。

import math

def calculate_time_dilation(velocity, time_at_rest):
    speed_of_light = 299792458
    velocity_ratio = velocity / speed_of_light
    lorentz_factor = 1 / math.sqrt(1 - velocity_ratio**2)
    time_dilated = time_at_rest / lorentz_factor
    return time_dilated

def main():
    velocity = 0.99 * 299792458
    time_at_rest = 1
    time_dilated = calculate_time_dilation(velocity, time_at_rest)
    print(f"静止系での時間: {time_at_rest}秒")
    print(f"速度 {velocity/299792458:.2f}c で移動する物体の時間: {time_dilated:.2f}秒")

if __name__ == "__main__":
    main()

このスクリプトを実行すると、光速の99%で移動する物体の中の1秒が、静止している人から見ると7秒程度に伸びて見えることがわかります。

もちろん、このスクリプトは非常に単純化されたモデルであり、宇宙での老化加速を完全に説明できるものではありません。しかし、相対性理論が時間の流れに影響を与える可能性があるということを示唆しています。

古川さんの体調変化に関するニュースは、宇宙探査の未来における課題を浮き彫りにしました。同時に、私たちが宇宙について、そして時間について、さらに深く考えるきっかけを与えてくれました。今後、科学技術の進歩によって、宇宙での老化加速を克服し、より安全で快適な宇宙旅行が実現することを願っています。