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アインシュタイン博士の特殊相対性理論によれば、物質が光速を超えることは不可能...

hir********さん

2018/10/1610:08:33

アインシュタイン博士の特殊相対性理論によれば、物質が光速を超えることは不可能の様ですが、実際にはタキオンと呼ばれているもの等、光より速いものも有ります。

もしかしますと、アインシュタインの理論が間違っていたのでは?

補足皆さん、回答ありがとう御座いました。
物理学は専門ではない為もあって、ネットや書籍で知った生半可な知識で曲折して理解していた、いやそれ以上に相対論を全く理解していなかったことを認めます。
少し難しい内容でしたが、お陰で勉強になりました。

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rie********さん

2018/10/1613:28:37

タキオンは相対論の枠組みの中で矛盾しないように考えられたもので、通常の物質ではない。
光速度の「境界」を示すのは相対論だけだが、その境界を用いて、つまり相対論を用いてタキオンが議論されるのだ。
タキオンは実在するかどうかあるいは実在の意味さえ全く不明で定義されてもいない、想像上のナニかでしかない。

なので、「もしタキオンがこれこれこういう性質を持てば、~の現象が起きるかもしれない、または関わるかもしれない」というようなタラレバ炒めしかないのだ。
だから幽霊論議にそっくりで、幽霊粒子とも呼ばれる。


相対論は「(真空の)光速を超える「ナニか」はナニも無い」などと主張していない。

「正の質量を持つ物質」が「局所慣性系」で「光速度」に近づくと、その「全エネルギー」が「無限大」に近づく事を示すだけだ。
すなわち通常の物質にエネルギーを与えて加速し光速度にしようとすれば無限大のエネルギーが必要だという事を意味する。

「局所慣性系」とは重力が無視できて空間が平坦として扱えるような微小領域の極限のことで、ローレンツ不変性と光速度はその空間上で定義される。
一般相対性理論は重力の源であるエネルギー運動量が存在する空間を扱うので、非局所的(大域的、広域の)なローレンツ不変性はなく、空間は歪んだり伸び縮みし、空間の変形速度に上限は無い。光速度は光がある空間の微小領域で定義される。

そのため、宇宙空間の膨張により、遠く離れた星同士が互いに遠ざかる相対速度が真空中の光速度を超えても矛盾は無い。それぞれの星はそれぞれが属する局所空間では
その空間に対して光速度以上で運動しないが、大域空間での距離は星の運動と関係が無いのだ。

それが一般相対性理論の厳密な数学が示すところであり、感覚的にピンとこないからと言って言葉面で否定しても無意味だ。これを理解するには厳密な解析数学を学ばなければならない。

しかしアナロジーとしては、ゴム風船を膨らますときの表面の二次元人の動きとして感覚上で理解しやすい。
二次元人が自分が居る場所のゴム表面の上で歩くとき、その速度は足がつくゴム表面に対する速度だ。それは光速以上にならない。しかしそこから離れた場所に居る別の二次元人との間の距離が大きくなる速さはゴム風船が膨らむ速さで決まり、距離が大きいほど速くなり光速を超えてよい。


タキオンはそういう大域的な存在としてではなく、局所慣性系で超光速な粒子として想像された。
当然ながらそれは時間軸を過去未来関係なく自在に動くから、通常の物質と力の場、すなわち観測される物理的実在と相互作用するなら、因果律が破られることになる。
因果律の破れはすべての物理法則をご破算にしてしまい、ありとあらゆる矛盾が生まれることになる。

つまり、宇宙自然界の説明が出来なくなってしまうのだ。それはこの宇宙自然界自体が秩序正しい存在ではなくなってしまう事を意味する。
ところが現実には精緻な法則によって因果律に従い宇宙自然界が秩序正しく説明できている。相対性理論も因果律を前提にしているのだ。

そのため、タキオンは幽霊粒子の名にふさわしく、現実の物理的実在とは一切相互作用しないナニか、としか想像できない代物だ。

現実と全く相互作用しないのであれば現実に干渉せずまるで変えないし、もちろん観測不可能だ。
人間が勝手な感情を高ぶらせ自己励起したりエンタメ商売に役に立つだけであって、タキオンが力を及ぼしたわけではないわけだ。


しかし現代の先端物理学ではタキオンのような「異常」が理論に現れるかどうかは理論の整合性を検証する上で、重要な指針となっている。だからタキオンをめぐる話題は尽きないし、それは「光速の限界」を持つ宇宙の構造の根源が議論されているということだ。
そういう最先端の話題が巷に漏れ伝わっても、タキオンが実際に存在するということではなく、エンタメジャーナリズムが面白おかしく伝えているのである。

質問した人からのコメント

2018/10/16 20:32:28

私には難しい内容ですが、一番詳しく解説してくださったので、BAとさせて頂きます。
ありがとう御座いました。

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scu********さん

2018/10/1614:59:30

>実際にはタキオンと呼ばれているもの

まだ観測されていません。

>光より速いものも有ります。

条件によっては同じ条件の光よりも早くなるというだけで、光速以上のものがあるわけではありません。

別に特殊相対論を擁護するわけではありませんが「あなたの『間違っていた』は間違い」です。

xxx********さん

2018/10/1613:25:10

正しくは、特殊相対性理論によれば、「物質が光速を超えると、過去に行くことが出来る」です。ここから先は、考え方が2つに分かれます。

1.過去に行けるはずはないから、物質は光速を超えることはできない。
これが多数派ですね。質問者さんもこの話を聞かれたのだと思います。

2.過去に行けるとなるといろいろ問題は起きそうだが、まぁ、何とかなるだろう。なので、物質が光速を超えたっていいじゃないか。
これは少数派ですが、こちらのサイドの人から提唱されたのがタキオンです。

なので、どちらもアインシュタインの特殊相対性理論に矛盾しているわけではありません。その一つ下のレベルでの議論です。

kon********さん

2018/10/1613:06:30

「アインシュタイン博士の特殊相対性理論によれば、物質が光速を超えることは不可能」

その通りです。

「実際にはタキオンと呼ばれているもの等、光より速いものも有ります。」

タキオンは静止質量のある物質ではありません。

なので、問題ありません。


そもそもタキオンは、相対論に矛盾せずに、超光速の素粒子が存在するとしたら

どんなものになるのか?という仮想の素粒子です

現時点で存在は確認されていません


タキオン以外に超光速の素粒子理論はありません。


アインシュタインの理論は間違っていません。

gam********さん

2018/10/1612:59:04

>アインシュタイン博士の特殊相対性理論によれば、物質が光速を超えることは不可能の様ですが、

そんなことありません。
※どんな根拠で、そんな主張をしてるの?

>実際にはタキオンと呼ばれているもの等、光より速いものも有ります。

タキオンは、むしろ特殊相対性理論から導かれたものと言える。

https://ja.wikipedia.org/wiki/タキオン
「タキオンの存在は特殊相対性理論に反しない」
「特殊相対性理論では、タキオンは空間的な (space-like) 四元運動量および虚数の固有時を持つ粒子である。」
※そもそも、タキオンは検出されていない
「現在、タキオン粒子の実在に関する実験的証拠は見つかっていない。」

>もしかしますと、アインシュタインの理論が間違っていたのでは?

もしかしませんでも、質問者の思い込みが間違っているのでは?
※そもそも、質問者は特殊相対性理論を知らないのでは?

ran********さん

2018/10/1612:57:18

相対性理論での光速度一定は、いわばマイルールです。観測で得られた結果ではありません。宇宙空間では光速より速い現象がたくさん見つかっています。レーダー波の速度が光速より速いという論文は有名です。地球に降って来る宇宙線では、非常にエネルギーの高い粒子が発見されていて、光速よりも速く地球大気にぶつかっている可能性があります。

アインシュタインは一度も実験しなかった理論物理学者です。19世紀の物理学では、数式を現実の自然と同じであると考える風潮がありました。相対性理論も、数学上の概念を自然と同一視していることから生まれました。現在では、科学とは認められません。

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