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質問させていただきます。

men********さん

2018/6/1420:10:36

質問させていただきます。

特殊相対性理論の事で、
ウラシマ効果で、速く動いてる物体には時間がゆっくり流れるという事は理解出来たのですが。
例えが、地球にいる人と宇宙船の中にいる人の場合は
宇宙船は、ものすごいスピードで動いてますが、地球にいる人も地球という、ものすごいスピードで自転・公転している乗り物に乗車してるわけで、時間経過のズレも相殺されて無くなってしまうような気がします
そこら辺が、よく分かりません
詳しい方いらっしゃいましたら教えて下さい

補足たくさんの回答ありがとうございます。
m(_ _)m
難しいですね。
色々な要因はあると思いますが。
比較すると時計がズレてることは揺るがない事実ですよね
結論を言うとズレた時間分が答えなんでしょうけど
例えとは外れますが
軌道・速度他同じ条件なら時間的なズレは、無くなるという事でいいんですよね?

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per********さん

2018/6/1422:59:17

特殊相対性理論の場合は,どちらも慣性運動をしてます.
時間の進みの違いは見かけの物です.
実際の相違ではありません.

慣性運動というのは,重力などの力が働かない運動で,静止しているか「等速直線運動」をします.運動の状態はずっと変化しません.このような運動をしている物体や宇宙船に設定した座標系を「慣性系」と言います

すべての慣性系は互いに対等であり,如何なる実験をしても区別することが出来ないというのが「相対性原理」です.自分が止まっているのか,相手が動いているのかも区別できませんし,互いに相手を見れば,相手が等速直線運動をしているように見えるのです.

速度とは「相対速度」しか定義できません.絶対速度を求めることが出来るなら,互いに区別できてしまうので相対性原理に反します.野球のボールは地面に対する速さを表示します.場外を走る車に対する速さは,異なる速度になるのは当然です.

特殊相対性理論の場合も,どちらが動いているのかを決めれず,互いに同じ現象が観測されなければなりません.そのため,相手の時計を見た時,どちらも遅れて見えるのです.もちろん相対速度がゼロであれば,同じように時間が進みます.貴方が亜光速で移動しても,一緒に移動している時計は常に歩度は変わりません.

互いに逆方向に出発したなら,等速直線運動するわけですから,二度と出会うことはありません.もう一度出会うには,どこかでUターンするしかありません.しかしUターンは加速運動することになり,慣性系ではなくなります.特殊相対性理論で語ることが出来ないのです.

もちろん特殊相対性理論でも近似計算は出来ます.この場合,再会した時計が指す時刻に相違が生じます.運動が非対称になるからです.一般相対性理論でも同じで,やはり相違が生じます.同じ加速運動して再開したら同じになりますが,運動が異なれば相違が生じるのです

  • 質問者

    men********さん

    2018/6/1423:18:57

    地球の自転・公転と、宇宙船の動きは
    進路も速度も違うと思いますが
    最低でも速度が近かった場合は


    極端な話、猿の惑星のオチみたいには、ならないのではないかな思いました





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scu********さん

2018/6/1510:27:33

実際特殊相対論なんてのは「慣性系」っていう実際の宇宙ではほとんど見られない「特殊な状況でだけ」成立する理論なんで、特殊相対論ベースで現実の宇宙について「そのまま適用すること自体が無理がある」わけ。

ロケットと地球という「系」を考えても特殊相対論では「どちらも加速をしない慣性系」で考えなくてはいけないので、ロケットが地球に対して運動しているのか、地球がロケットに対して運動しているのかは「区別できない」。

つまりこの時点では「地球から見たロケットの時間が遅れている」時には同時に、「ロケットから見た地球の時間も遅れている」と観測される。「どちらの方が時間が遅れているのか」と考えることに意味がないわけ。

きちんと考えるためには加速系にまで拡張された「一般相対論」まで考えないとダメです。

加速系にまで拡張されれば、地球には
1.地球自身の重力ポテンシャル
2.地球の天体としての運動
が考慮されなくてはいけなくなりますし、ロケットの方には
1.推進していく加速
2.様々な軌道を遷移していく加速
が考慮されますし、「双子のパラドクス」ではさらに
3.目的地に着いてから折り返す際の加速度や、
4.地球に帰ってきた際の減速
まで考慮されるのでロケット側の時間の遅れの方が大きくなることになります。

pye********さん

2018/6/1505:51:44

時間そのものには実体がないんで、変化したりせんのんじゃ。

高速で移動すると粒子は動きにくくなるんで、時計を構成する粒子が動きにくくなり、高速で移動する時計が遅れるんじゃ。

s_h********さん

2018/6/1500:24:17

そうね、特殊相対論は、そういう大域的な慣性系についてだから、それでいいじゃん

でも、実際の宇宙は昔から今に勾配のある時間経過の中を未来の方向に自由落下してるんで、その軸に添いながら追加で運動すると追加した分、時間経過が遅くなるのが、実際のウラシマ効果になるので、お互い様じゃないのよ

zat********さん

2018/6/1422:19:06

特殊相対性理論での速度は相対速度なので、どちらも光速に近い同じ速度で動いている場合は、時間や空間の収縮は発生しません。

また、相手が止まっていて自分が動いているとも考えられるので、相手から見ると自分の距離や時間が収縮することになります。

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ghj********さん

2018/6/1420:24:44

双子が居るとします。20歳の時、1人はパイロットとして宇宙に飛び立ちました。 そのロケットは光速の√(15)/4の速度で宇宙を旅し40年後に地球に戻り、双子は再会しました。 その時、二人の年齢は何歳でしょうか。

特殊相対性理論では、時間はt’=t/√(1-V2/C2)と変換されます。従って、ロケットの速度がV=C√(15)/4の時
ロケット中の時間t’=40/{1-(C√(15)/4)2/C2}=10年
となり、地球上で40年経過していても、ロケットの中では10年しか経過していないこととなります。これがウラシマ効果です。 従って、再会した時パイロットは20+10=30歳、地上に居た方は20+40=60歳となりそうに思えます。

静止系が無いと考えると、全ての系は平等となります。すると、運動は物と物との相対的な位置関係になります。 一方が高速で移動していると考えると、他方は静止している。今度は他方が高速で移動していると考えると、 一方は静止していると考えることが出来ます。

静止系が無いと、ロケットは静止しており、地球がV=C√(15)/4の速度で移動したと考えることも出来ます。 この場合、パイロットは20+40=60歳、地上に居た方は20+10=30歳となり完全に矛盾します。 これが双子のパラドックスの問題です。

静止系が発見出来なければ、この矛盾は解消せずウラシマ効果も起こらないと考えざるを得ません。 一方を静止とし他方を移動とすることと、その逆とが両方成立すると、この矛盾は必ず起こります。
この宇宙には、即時に伝わる影響力はありません。光・重力・電磁力・強い力・弱い力は光速で伝わり、 物質は光速未満の速度で移動します。静止系無しで時間の変換を説明する為に、次の様に考えます。 離れた位置から因果関係が届くのに時間が掛る為、一方から他方を見た時、他方の時刻がずれて行くとします。 両者の距離が離れれば離れる程、影響力が届くのに時間が掛ります。
距離が近ければ少し過去の相手を見ることとなりますが、 距離が遠くなれば遥か過去の相手を見ることとなります。従って、時刻がどんどんずれて行き、 相手の時間はゆっくりと経過している様に見えます。
この様に、単に時刻がずれて行くだけであるなら、両者が再開した時、同一場所に居ることとなり、 時刻のずれは解消され、ウラシマ効果は起こらないこととなります。

静止系が無いとすると、運動は相対的なものとなります。しかし、加速運動をしている物質にはGが掛ります。
ここに、加速している物質αと静止している物質βがあるとします。物質αには、その加速度に応じたGが掛っています。 静止系がないと考えると、αは静止しており、βが加速運動をしていると見ることも出来ます。 そう考えると、今までαに掛っていたGは消え、今度はβにGが掛るのでしょうか。

見方を変えただけでは、Gは生じたり消えたりすることはありません。Gは「何か」との位置関係に応じてαに掛ります。 宇宙に物質はα一つとなったと仮定します。それでも、αには加速運動をするとGが掛ります。α以外に物質はありません。 従って、その何かとは物質ではありません。

空間は単なる空虚な存在ではなく、光を一定速度で伝える「実体」があります。空虚な空間はその位置を考えることは出来ませんが、 「実体」があればその位置を考えることが出来ます。その「実体」が、絶対静止系です。
物質は「超ひも」の振動です。 物質の無い真空中にも、振動していない超ひもがあります。従って、「何か」とは「超ひも」以外にはありません。
超ひもが物質として振動すると物質と見え、振動を止めると真空と見えます。光も「超ひも」の振動です。 真空は単に空虚な空間ではなく、光を一定速度で伝える「超ひも」と言う実体があります。

物質の運動とは、超ひもの物質としての振動が、次から次へと隣の超ひもに伝わっている現象です。超ひも自体は動かず、 物質としての振動が伝わっているのを見て、物質が動いていると思うのです。

超ひもの振動自体が光速で伝わります。光と物質を動かす4つの力はそのまま光速で伝わります。 物質はヒッグス粒子により移動を妨げられています。移動エネルギーにより、全ての抵抗を無効にした時、 物質は本来の速度である光速で伝わる様になります。

物質として振動する超ひも自体が移動すると、Gが掛る理由が説明出来なくなります。従って、超ひも自体は動いてはなりません。 宇宙には大きな超ひもの集合体があります。その中で、超ひも同士相対的位置関係を変える事はありません。
超ひもの集合体は宇宙の中を動いているかも知れません。しかし、その動きは、超ひもの集合体の中で起こる物理現象に 一切影響を与えません。

従って、静止系とは動かない「超ひもの集合体」であることになります。その超ひもの集合体の上を光はCキロメートル/秒で、 地球はVキロメートル/秒で伝わります。地球から光を見ると、光の相対速度は√(C2+V2-2Cvcosθ) キロメートル/秒となります。
これは第二余弦定理より導くことが出来ます。但し、移動する慣性系では、時間及び空間が
t’=t/√(1-V2/C2)
x’=x/√(1-V2/C2)
y’=y
z’=z
と変換される為、光の速度は(C-Vcosθ)キロメートル/秒と計れます。
リングレーザージャイロ装置でも、光の速度をそう設定しています。光の速度が相対的であること自体、静止系の存在を示しています。

高速で移動すると、物質は動き難くなり、質量が増加した様に振舞います。物質はそれを構成する粒子が結合・離反を繰り返し、 物質としての反応が進んで行き、時間を刻みます。速度を上げるに従って、A内部の個々の粒子が重くなったように振舞い、 物質としての反応速度が遅くなります。光速に達すると、内部の粒子は動かなくなり物質としての反応は止まり、時を刻むのを止めます。

高速で動くと、時計もゆっくり時を刻みます。人間もゆっくり思考し、ゆっくり動き、ゆっくり年を取る様になります。 しかし、抽象的な時の経過が遅くなったのではなく、時は同じ速度で経過しているが、物質の反応速度が遅くなっただけです。

太陽の原子核反応により多数の宇宙線が発生し、それが大気に突入し多数のμ粒子が生じ地上に降り注いでいます。 本来の速度で崩壊が進めば、μ粒子は平均寿命2.2×10-6秒なので、光速度c=3.0×109m/秒とすると 2,200×3=6,600mまでしか移動出来ず、大気の途中で崩壊し地上まで達しないはずです。μ粒子が光速で移動した為、 μ粒子自身の質量が増加し物質反応が遅くなった為に、崩壊のスピードが遅くなって、地上にまで到達したのです。

速度Vで移動する慣性系(V慣性系と呼ぶ)では、1/√(1-V2/C2)倍質量が増加した様に振舞います。 同じエネルギーを加えても粒子は静止時に比べて、√(1-V2/C2)倍しか動かなくなります。

従って、物質の反応速度は、
1/√(1-V2/C2)倍
と遅くなります。

そうすると何が起こるでしょうか。自分が、ぜんまいで動くロボットだと考えて見ます。 ぜんまいが緩んで自分の動きがゆっくりとなりました。他の者を見ると、以前に比べ早く動いています。 あたかも、他の者に流れる時間が速くなった様に見えます。しかし、他の者が私を見ると、 私の動きがゆっくりとなっただけであることが分かります。
自分の動きがゆっくりとなったので、 主観的に外に流れている時間の経過が、速くなったように感じるのです。しかし、実際には時間の経過は変わっていません。

これを、主観的時間の変化と呼びます。これで、物質には、それぞれの速度に応じた時間の経過があることを、 上手に説明出来ました。

従って、移動する観測者の時間は
t'=t/√(1-V2/C2)
と変換されます。

地球は動いていますが、問題を単純にする為に「超ひもの網」上で静止していると仮定します。
ロケットの中では、 高速移動により物質を構成する粒子が動き難くなり、物質の反応が1/√(1-V2/C2)倍と遅くなります。 ロケットの中のパイロットは、それだけゆっくりと年を取ります。ロケットの中のあらゆる時計も 1/√(1-V2/C2)倍とゆっくりと時を刻みます。
ロケットの中では、物質の反応速度自体が遅くなるので、 地球に帰った時のパイロットの肉体は生理学上30歳です。地上に居た方の肉体は生理学上60歳です。 この差は再開しても解消されません。
従って、ウラシマ効果は起こりますが、これは主観的な効果です。 パイロットがロケットの中から、地球上に居る方を見ると、地上では速く時間が経過している様に見えますが、 実際は、パイロットの物質としての変化がゆっくりとなっただけで、ぜんまいが緩んだ状態と同じなのです。 時間の経過自体は双方同じです。

詳細は、下記のホームページを参照下さい。
http://catbirdtt.web.fc2.com/urasimakouka.html

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