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光速で移動する物体
＜光速で宇宙を駆けめぐり、何年か後、出発地点に戻ってきたような場合、出発地点にいた人は年を取り、宇宙船にいた人は年を取らないと言う現象が生じる＞ これについての疑問なのですが、移動している宇宙船から見れば逆に地球など、天体にある物体が移動しているように見えますね。 「移動」とは何を基準に言うのでしょうか？ 自分を中心に考える、つまり対照になる物体が移動していると考えると、宇宙船から地球人を見ると同じように歳を取っていないように見えるのではないでしょうか？ 船内の人間、そして地球人はお互いに相手が歳を取らないことを羨ましいと思うだけ？ という疑問が生まれましたので、宜しくお願いいたします。
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＞「移動」とは何を基準に言うのでしょうか？ 「何を基準にしても良い」というのが相対性理論の立場です。 この相対性理論には、アインシュタインの相対性理論だけでなく、ガリレオの相対性理論も含みます。 この立場を確認する実験は幾度と無く繰り返されており、これを覆すような実験結果が得られたことはありません。 ＞船内の人間、そして地球人はお互いに相手が歳を取らないことを羨ましいと思うだけ？ これは、その通りです。 ただし、１箇所で待ち合わせをしようとするとどちらかが加速度運動をする必要があり、 その時は年のとり方がお互い様ということにはなりません。
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- 658489
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自分はあまり難しいことは分からないのですが、アインシュタインさんの相対性理論を元にして考え、 その検証実験の一つをご紹介します。 非常に正確な原子時計を宇宙ロケットと地球上に一つずつ置きます。そうして、同時に時計を作動させ、 宇宙ロケットを超々音速で飛ばします。地上の時計はそのままです。 そして何日か経ってロケットが地球に戻ってきました。そこでその二つの時計に誤差があるか見てみると、 僅かながら宇宙ロケットの方が時間が遅れていました。 地球上のも自転の速度で動いてはいましたが、やはり速度の速いロケットの方が時間に遅れが生じました。 この実験結果から、観測者、すなわち地球上からすればやはり動いているのはロケットの方なのでしょう。 すなわち「移動している宇宙船から見れば逆に地球など、天体にある物体が移動しているように見えます」 という質問者様の疑問はこれで解決できたと勝手に思っちゃってます。。 ちなみに、質量のある物は光速には到達できません。相対性理論によれば、光速度に達した時点で時間は停滞します。 つまり永久に歳をとりません。。
お礼
解り易い説明有難うございます。 そういえばジェット機が地上に戻って来た時も同じように僅か（何100万分の１秒）に時計が遅れている、という話は聞いたことがあります。 この場合は地球は等速運動をしており、ジェット機は加減速を行ったわけです。 加減速する物体が最高速度が光速に近づくにつれて時間の経過が遅れてくる、と考えていいわけですね。
- funifunipiyopiyo
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宇宙船の速さがずっと一定ならば、宇宙船から見た地球の時間の進み方と、地球から見た宇宙船の時間の進み方は同じになります。これは、等速で運動する場合に、運動は互いに区別できないということから来ています。 宇宙船が地球に戻るためは速さを変化させなければなりません。一直線に進むだけでは戻れませんね。 この場合宇宙船と地球とでは条件が変わります。地球から見てみれば、宇宙船は何かジェット噴射でもして向きを変えているのがわかります。 しかし、宇宙船の中の人を中心に考えてみると、宇宙船に向かって地球が近づき始めるということが起こります。もちろん地球にはジェット噴射などありません。相対性理論では速度の変化は重力と区別がつかないので、宇宙船の中は強い重力に支配されているような状況になります。その重力によって地球が宇宙船に向かって落ちてくるのです。（これは、宇宙船の運転手がジェット噴射をしていることは百も承知であってもうなじになります）一般相対性理論では重力のあるところでは時間の進む速さが遅くなるので宇宙船で進む時間が遅くなります。 この効果によって宇宙船に載っている人は年を取らないようになってしまうのです。
お礼
ええっと、双方が等速運動の場合は時間の進み方は同じで、お互いの距離が加減速しないで光速に近い速度で変化し続けていた場合はお互いに歳をとらないように見える…？。 なんだか解らなくなってきました。
- Tacosan
- ベストアンサー率23% (3656/15482)
えっと, 「両方が等速運動している」のと「一方だけが加速度運動している」のでは明確に条件が違うと思うんですが.... 条件が全く違うんだから全く違う結果になってもある意味当然. むしろ同じ結果が得られるとすれば「なぜ同じなのか」が問題となりますね. ちなみに「2人が全く同じロケットで逆向きに運動し, (静止系で見て) 全く同じ時刻に反転する」という状況だと, 運動が対称なので全く同じだけ時間が進んでいるということになります.
補足
お答え有難うございます。 音にドップラー現象があるように光にもその現象があるわけですね。 となると相手の物体から離れてゆく時は相手側に時間がゆっくりと流れ、逆に近づいてゆくと今度は相手の時間が速く流れるように見える…で合ってますか？ そうなると地球を離れて、そして戻って来ると上に書いた現状が一度づつ起こり、時間のズレが相殺されてしまって、結局は同じだけ時間が経過してことになる。 と思うのですが、間違っていますか？
- eqw-102
- ベストアンサー率24% (93/381)
＞「移動」とは何を基準に言うのでしょうか？ Vです。 E=ｍV^２/２ です。 V＝０ E＝０ これでは移動は出来ません。 Vとは、現在地を基準とした速度です。 （理想の真空宇宙） ＞何を基準にしても良いというのが相対性理論の立場です。 そうです。 宇宙船を基準（０）にしたら、 （仮に宇宙船の移動エネルギーを１０００とします。 停止している地点のEは（０）ではありません。 －１０００です。 お？＾０＾； もちろん、どこを基準にしようが 計算結果は同じになります。
お礼
有難うございます。 どちらか片一方に運動変化があるとウラシマ現象になる、と理解していいわけですね。
- pyon1956
- ベストアンサー率35% (484/1350)
想定そのものに誤りがあります。 1.相対速度が光速で物体が運動することは不可能です。そこまで加速して行く事が出来ません。 2.いわゆる「ウラシマ効果」ですが、これは光速で移動する物体ではなく光速に近い（でも光速よりは遅い）速度で移動する時に起こる現象です。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A6%E3%83%A9%E3%82%B7%E3%83%9E%E5%8A%B9%E6%9E%9C 3.宇宙線にいた人が年を取らないというのについては仰っるように「双子のパラドックス」という問題がありますが、解決されています。 #1さんが仰るように加速度が生じる事で「お互いに対称ではなくなる」ため、「相手から見ると同じように」といえないのです。（加速度は相手がなくても感じられます） http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%8C%E5%AD%90%E3%81%AE%E3%83%91%E3%83%A9%E3%83%89%E3%83%83%E3%82%AF%E3%82%B9
お礼
お答え有難うございます。 表現が間違っていました ＞光速で宇宙を駆けめぐり 「光に近い速度で」と言葉を置き換えます。 が、やっぱり同じように疑問が残りますね。 紹介いただいたURLのところ、後でゆっくり訪問してみます。
- toshi_2000
- ベストアンサー率30% (306/1002)
単純に移動ではなく、加速度としてとらえます。 宇宙船の人のほうが多くの加速度を感じます。 逆に、地球の人は加速度を感じません。 その差が時間の進みに影響を与えます。
お礼
お答え有難うございます。 加速度が関係、難しいですねー（笑）
お礼
有難うございます。 どちらかが等速運動をしている場合と、片一方が加減速をした時で条件が異なってくる。 う～ん、常識人では理解出来ない理論ですね。 理解はできなくてもそうなる、と“理解”しておきます。