どうゆう視点で答えていいか迷いますが・・・
>どうして時間と空間は交わるのか?
時空という概念を説明すればいいのでしょうか?
19世紀まで、時間の自然哲学の分野では、
自然機械論という考え方が一般的で、
自然は時計の精密機械のように相互に関連した
歯車のような仕組みで動いていると考えれて
いました。
今では電波のような波の理論として
知られているマックスウェルの電磁気学の
方程式も、19世紀にそれを作ったマックスウェル
自身は、複雑な歯車の絵を書いて理論を考えて
いたと言われます。
そして時間はその歯車に規則正しいリズムを
与えるものと考えられていたのです。
しかし、19世紀のおわりころ、17世紀に
生まれたニュートン力学に対してわき上がった
数々の疑問の中、ニュートンの定義した重力と
いう引力に対してもいろいろな議論が起こり
ました。
俗に万有引力(万物が有する引力)というくらいで、
ニュートンは引力を物体の質量を元に計算していまし
た。
しかし、19世紀の数学者リーマンは、
引力というのは空間の歪みで定義できる
のではと考えその数学的理論体系を
作ります。これが現在リーマン幾何学と呼ばれて
いるものです。
リーマンのアイディの発端は、ファラデェー
(だったかな?)という学者の場の理論と
いう考え方でした。
ファラデェーの考えは、磁石の持つ磁力のゆうのは
空間に分布する磁界によるものだ、というもので、
よく磁石の周りに鉄粉をまくと模様ができると
いうのを小中学校で見たことがあると思いますが、
磁力というのは、このように空間に分布していて、
その力の強さは磁力線の密度によるのだと
していたわけです。
磁力線に密度の差ができるのは、空間の
ほうが磁石で曲げられたのではないかと
リーマンは考えたわけです。
リーマンは空間の歪みを表現する数学は
完成させたものの、実際の物理現象にうまく
結びつけて説明することができませんでした。
その後、リーマンとは全く別に、マックスウェル
の電磁気学の方程式で、光の運動について
考えていたアインシュタインが、光の速度と
いうものがいつも一定でないと、矛盾が生じる
ことに気づきます。
光速は約30万キロメートル毎秒とされています。
借りに秒速15万キロメートルで飛ぶロケットの
先端から進行方向に光を放つと、光は15+30
で45万キロメーター毎秒で飛んでいくはずですが、
実際には同じ30万キロメーター毎秒だと
いうのです。
光の速度が45から30に落ちたのでしょうか?
そうではなく、時間の進み方が変化したと
アインシュタインは考えました。
そして、時間も縦、横、高さといった
空間の方向の1つで、物体の運動に伴い
歪むのだと考えたのです。
アインシュタインはここで、空間の歪みを表す
数学を探し始め、リーマンの論文を見つけます。
そして現在相対性理論と呼ばれている理論を
完成させます。
この理論により、初めて人間は
1)縦、横、高さ、時間という4つの方向がある
空間に暮らしていること。
2)物体の運動というのはこの4つの方向成分を
持っているということ。
3)時間の進み方はどこでも一定ではない。
物体の運動、重力の強さに伴い変化すること。
を知ることとなります。
>そして私たちは時間と空間が交差するところに生きているということですが、
縦、横、高さの3つの方向と、時間という
方向の違いは、時間という方向だけ、人間の
意思で好き勝手に行ったり来たりできないと
いうことです。
常に、人間は過去から未来といった
一方方向に移動させられているのです。
飛行機から飛びおりるスカイダイビングを
想像してみて下さい。
ダイバーは体の向きを変えることで、
縦、横方向には移動できますが、落下を
食い止めることは出来ません。
時間の経過とは、空間の中の
時間という方向に落下していくのと
同じです。
お礼
すごく丁寧かつ詳しく答えてくれていてちょっと感動です!むずかしいけど参考になりました(^O^)具体例とかもあってわかりやすかったです!ありがとうございます(●^o^●)