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相対性理論と時間の経過についてお聞きします。

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質問者

redfantasianさん

2009/9/2515:47:30

相対性理論と時間の経過についてお聞きします。

相対性理論ですと、移動する物体では光の進み方が遅れると言われていると思うのですが。
飛行機、衛星、ISS等でも同じかと思います。
では地球の公転から離れ、太陽の公転に逆らい、考えられる静止空間のようなものを故意につくった場合はどうなるのでしょうか?

仮に太陽の周りを地球が公転している速度と同じ速度にて、地球が通ってきた軌道を逆に宇宙船またはロケット等で進ませ、太陽の周りの公転をしていない地球と同じ様な状態をつくります。

そして1年後に回収した場合のその物体内の時間は地球から見て遅れているのでしょうか?進んでいるのでしょうか?

地球から見ればもの凄い速度で動いている物体となるわけですが、相対性理論を使うと光が手前、斜め手前、真横、斜め奥、奥となっていき、最短での光の進み方ではなくなると思われますが、地球から見れば遅れるということになりますか?

物体から見た場合は同じ速度で地球が離れて行き、また戻ってくる訳ですが、だとすれば時間の進み方は同じになるのでしょうか?

逆に物体から見て地球だけが移動し、太陽の公転に逆らった物体の時間は早まり、物体内時間を1とすれば地球は1以下で、すなわち物体内の時間は早まるとかの可能性はありませんか?

間違いがあれば指摘して頂いて構いません。判明していないことはそれはそれでいいです。予想だけでも構いません。また、銀河の公転は今回はなしということでお願いします。

補足皆様ご回答ありがとうございます。私の頭が良くない上に、くだらない仮説を定義してしまい申し訳ありませんでした。

どんな科学者同士でも間違いと思われれば指摘し、意味が分からない場合はスルーし、意味が分かり相違意見であれば対立します。

間違いは指摘してくださいと申してはいるのですが、意味が分からなかった場合はスルーして頂いた方が懸命です。

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ベストアンサーに選ばれた回答

編集あり2009/9/2623:01:49

重力がかかわる現象は一般相対性理論によって考えなければいけません。特殊相対性理論による時間の遅れの概念を適用しようとすると間違えます。

太陽の自転の効果を無視すると、太陽系の時空の構造は球対称真空解であるシュバルツシルト時空で記述できます。この時空は座標 (t, r, θ, φ) によって貼られますが、ニュートン力学の時間と極座標と同じようなものと思ってください。

地球の運動は赤道面 (θ = π/2) を r=一定 をたもちながら φ = 0 から 2π まで進む運動、ロケットの運動は赤道面 (θ = π/2) を r=一定 をたもちながら φ = 0 にとどまる運動となります。

ロケットが地球を発射してからふたたび出会うまでのロケットの時間の経過は、固有時間とよばれるものをロケットの軌道に沿って積分したものになります。同様に地球の時間の経過は、固有時間を地球の軌道に沿って積分して得られます。実際に計算してみないとわからないことですが、結果は

(ロケットの時間経過)>(地球の時間経過)

となります。なお、固有時間はあらゆる座標変換に対する不変量ですから、この結論が観測者によってかわるということはありえません。

>*逆公転運動させる訳ですよね
>同じ運動をしているのだから、時間差が出る訳ないですよね!

これは違うでしょう。逆公転運動させたらロケットの回収は半年後になります。質問は「太陽の周りの公転をしていない状態をつくる」とのことです。

質問した人からのコメント

2009/10/2 13:42:17

降参 φ = 0にとどまる運動と2π進む運動であるのに、やはりここで(ロケットの時間経過)>(地球の時間経過)となり、なんだか不思議ではありますが考えて頂いて本当に感謝致します。

一般的に宇宙飛行は時間が遅れたりと言う単純解釈のケースがあると思います。
それが完全に正しいと思っている仮説ではなく、誤字、説明不足もあり混乱させてしまうと同時に頭も悪く本当に申し訳ありません。

本当に皆様ご回答ありがとうございました^^

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2009/9/2621:29:01

<相対性理論ですと、移動する物体では光の進み方が遅れると言われていると思うのですが。
*相対性理論では、光速度は不変です!

<では地球の公転から離れ、太陽の公転に逆らい、考えられる静止空間のようなものを故意につくった場合はどうなるのでしょうか?
仮に太陽の周りを地球が公転している速度と同じ速度にて、地球が通ってきた軌道を逆に宇宙船またはロケット等で進ませ、太陽の周りの公転をしていない地球と同じ様な状態をつくります。
そして1年後に回収した場合のその物体内の時間は地球から見て遅れているのでしょうか?進んでいるのでしょうか?
*逆公転運動させる訳ですよね
同じ運動をしているのだから、時間差が出る訳ないですよね!

何が言いたいのか解りませんが、相対性理論がどうのというレベルの話しではありませんね!
相対性理論の触りさえ理解していないので、お話しになりません!
相対性理論の各原理を理解し、色々なパラドックス(お遊び的な問題)等を理解した上でもう一度質問する事をお薦めします!
失礼だとは思いましたが、あまりにも意味が解らない質問だったので回答してしまいました!
不快を感じたならば、いつでも取り消し要請には応じます!
よろしくどうぞ~!

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psytexさん

編集あり2009/9/2517:29:57

「静止系」というのは、観察者に対して静止していることです。
いろいろ苦労されて「静止状態」を考えておられますが、
その結果が、観察者に対して運動していれば、相対論効果
によって時間が遅れます。
その根底にあるのは、「光は観察者に対して常に光速である」
という光速不変の原理です。

「時間が過ぎる」というのは、変化する事です。
ところが光速で運動すると、その物体の内部の相互作用の
運動量が、運動方向へのベクトル(光速)に費やされ、
変化する事ができなくなる=時間停止するのです。

物質の根源と考えられているスーパーストリングも膜理論も、
そこで相互作用するのは量子=光速であり、光速以下
でもあり得ず、光速以上にもなり得ません。
ただ、そうした原理的本質を把握せずに、階層的現象を
表面的に定性化する時、仮象的に非光速性(=時間の経過)
は生じているのです。

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