時空の歪みとニュートリノ

質問

光は時空の歪みに沿って進むという考えが有りますよね。ニュートリノのような素粒子も時空の歪みに沿って飛行していますか。

回答No.3

QCD2001 · ベストアンサー

＞より正確な日本語をありがとうございます。

「より正確な日本語」の表現を提示した覚えはないのですが、どの語句を指しているのでしょうか？

いろいろと誤解があるようです。

先の回答の例では、Ｙ軸に沿って進んできた光は、歪のあるＹ（0、10）の点以降もＹ軸に沿って進んでゆきます。「歪に沿って」Ｘ軸と平行な方向に曲がることはありません。
Ｙ＝Ｘの直線の場合も同様で、光は（10、10）の点を超えてもＹ＝Ｘの直線に沿って進みます。（10、10）の点からＸ軸と平行に「歪に沿った方向」に進行方向を変えるようなことはありません。

話を簡単にするために。２次元の世界を考えてみましょう。
と言っても、２次元の世界が無限に広がっていると、やはりややこしい部分が出てくるので、縦の長さが２万ｋｍ、横の長さが、４万ｋｍの長方形の世界を考えます。
この世界は有限の大きさですから、世界には端があります。長方形なので、上下左右にある世界の端を上端、下端、右端、左端　と呼ぶことにしましょう。上端と下端が長い方の端です。右端と左端が短い方の端です。

この世界は歪がなければ平面の世界です。この世界に歪みが生じました。どんな歪みかというと、左右の両端の世界の端がくっついて、全体が円筒形に曲がったのです。

さて、質問者さんは「重力レンズ効果により「光の経路が曲がる」、という表現がより正確だっ」と書いていらっしゃいます。ということはこの円筒形に歪んだ世界は「重力レンズ効果により」歪んだわけですね？ではこのせかいのどこがどうレンズになっているのでしょう？どこもレンズになんかなっていませんよ。ですから、
「重力レンズ効果により「光の経路が曲がる」、という表現がより正確だ」
というのは間違いです。

重力により空間はいろいろに歪ます。そのいろいろな歪み方のうちで、たまたま偶然に、そこを通った光があたかもレンズを通った時と似た曲がり方をすることがあります。このような歪みの効果を重力レンズ効果と呼ぶのです。重力により空間が歪んだことが原因となって、たまたま偶然に、そこにレンズがあるかのような結果が現れた場合を重力レンズ効果と呼ぶのです。重力レンズ効果が原因となって空間が歪むのではありません。原因と結果が逆です。

さて、上記の円筒形に歪んだ世界で「歪に沿って進む」というのはどこをどう進むことをイメージしますか？

この円筒形に歪んだ世界がさらに歪んだとします。円筒の真ん中、上端から1万ｋｍの距離にある1週の部分はそのままでしたが、そこから少し離れた部分の円周が少し縮みました。
もう少し離れた部分は、円周がもう少し縮みました。
もっと離れた部分の演習はもっと縮みました。
そして上端は、円周が4万ｋｍの円でしたが、これがず～っと縮んで長さがゼロになりくっついて穴が無くなってしまいました。

このため世界全体が球形になりました。このような歪み方をすると、円筒形の歪みよりもさらに歪んだことになります。
この球形に歪んだ世界で、「歪に沿って進む」というのはどこをどう進むのでしょうか？

最初の質問は「ニュートリノのような素粒子も時空の歪みに沿って飛行していますか。」でした。この質問に対して、YesかNoかの答えは、この球形に歪んだ空間で質問者さんが、ニュートリノのような素粒子が時空の歪みに沿ってどのような軌道を飛行していると考えているかによって異なります。

質問者さんが頭の中で思い描いている「歪みに沿って飛行」する軌道が正しい軌道を指していれば、Yesと答えますし、正しい軌道ではない軌道を思い描いて「時空の歪みに沿って飛行していますか」と質問しているのであるなら、違います。と答えることになります。

質問者さんはこの球形に歪んだ空間で「時空の歪みに沿って飛行」するというのはどのような軌道を進むことをイメージしていらっしゃいますか？

回答No.2

Nakay702

＞光は時空の歪みに沿って進むという考えが有りますよね。ニュートリノのような素粒子も時空の歪みに沿って飛行していますか。
⇒というか、光は「重力場」の歪みに沿って「直進」すると言った方がより良い言い方になるかも知れません。DK000さん流に「時空」という術語で関連づけると、ミンコフスキー空間（相対性理論的原論）を想起しそうで、まずいと思います。
要するに、あらゆる光が重力場の歪みに沿って直進すると言えます。この「直進」という言い方は、当の光自体の「意識」で、「重力場の歪みに沿って」と言うのは、別の慣性系から見た相対論的な観測状況を言います。

回答No.1

QCD2001

＞光は時空の歪みに沿って進むという考えが有りますよね

そのような話は聞いたことがありません。
何か勘違いをしているのではないでしょうか？
もしくは、その話のソースが間違っている、あるいは勘違いをした人が書いているのではないかと思います。

ＸＹ平面を考えます。
この平面上を光が、原点からＹ軸に沿って直進したとします。
Ｙ軸に沿って直進するわけですから、光はＹ軸の上をプラスの方向へ動いてゆきます。

さて、このＸＹ平面に歪があります。Ｙ座標の10から11までの間隔が1ではなく、0.1に縮んでいるのです。つまり、（0、10）と（0、11）の距離が1ではなくて0.1になっており、
（1、10）と（1、11）の距離も1ではなくて0.1になっており、
（2、10）と（2、11）の距離も1ではなくて0.1になっており、
・・・・・
（10000、10）と（1000、11）の距離も1ではなくて0.1になっており、
というように、Ｘがー∞から＋∞の範囲のあらゆる点で、Ｙが10と11との間の距離が0.1に歪んでいるのです。
ですから、Ｙが10と11との間で、「Ｘ軸と平行に歪が」ずっと続いているわけです。

さて、光が「Ｙ軸に沿って進む」とき、光は「Ｙ軸の上」を進んでゆきました。
ならば光が「歪に沿って進む」ときには光は「歪の上」を進んでゆくことになります。
つまり、Ｘ軸と平行に、Ｙ軸とは直交する方向に進むわけです。
日本語としては、このような意味になります。

「光は時空の歪みに沿って進む」のであるなら、原点からＹ軸に沿って進んでいた光は、Ｙが10になった点から、「歪に沿って」歪の上をＸ軸と平行に進むことになります。ということは、これまで進んでいた方向とは直角に突然方向を変えて進むことになります。
日本語ではそのような意味になります。
これはおかしいですよね。
つまり、「光は時空の歪みに沿って進む」という日本語が間違っているのです。

質問者さんは「光は時空の歪みに沿って進む」と書いたときに、上記のように光が突然進行方向を変えるようなことを想定していましたか？そんなことは考えていないと思います。

では光がどのように進むことを念頭に置いて「光は時空の歪みに沿って進む」と書いたのでしょうか？
これが明確にならないと、そもそも質問が意味を成しません。

お礼

ご指摘に感謝します。太陽やブラックホールのような重い天体の近傍では、重力レンズ効果により「光の経路が曲がる」、という表現がより正確だったようですね。回答者様が紹介してくださった XーYグラフ上のＹ＝X の直線で考慮しますと、（0,0）から (10,10) までは直線なのに、その先は曲がってしまうので、「歪みに沿って進む」と表現してみました。より正確な日本語をありがとうございます。