相対論における時間の遅れの本質

質問

相対論において、速く運動しているものは静止（あるいは遅く運動）しているものよりも時間の進み方が遅い（飛行機と地上の物体の比較など）、というのは実は「双子のパラドックス」に他ならないのではないでしょうか？
つまり、ただ速いから時間が遅れるのではなく、速くなるためには加速する非慣性系を経なければならない、このプロセスが時間の遅れの本質である、この理解は間違いでしょうか？

回答No.5

eatern27 · ベストアンサー

そのような理解で
・宇宙線により発生した短寿命の粒子が地上まで届く事
・横ドップラー効果
を説明できますか？(非慣性系は何処にも出てきません)

「時間の遅れ」では「互いに相手の時計が遅れる」という事を言ってますよね。
でも、双子のパラドックスや航空機の実験ではどっちかが一方的に遅れてしまいますよね。"互いに"ではなくなる部分に慣性系を乗り換えた事(非慣性系を経た事)が絡んできます。

お礼

ありがとうございました。自分はまだまだ勉強不足のようです。

補足

静止状態ではすぐ崩壊する素粒子も加速器で加速してやればやはり寿命は伸びますよね。
要するに時間の遅れでもただ相対速度が速いから遅れる場合（特殊相対論）、非慣性系がかかわって遅れる場合（一般相対論）、と分けて考える必要があるが結局は特殊相対論は一般相対論に包含される。
相対論を説明するために、飛行機の時計の遅れの例を挙げるのは、いきなり一般相対論をぶつけてこられるわけで、我々初学者にとっては実は不適切ということになりますね。
自分でももう少し勉強してみます。

回答No.4

lv4u

>>この質問の趣旨は、たとえば高速で飛ぶ飛行機内に置いた時計が、地上の静止した時計よりもごく僅かであるが遅れているという実験結果は、「双子のパラドックス」といわれる思考実験と本質的には同じことではなかろうか？ということです。

うーん、この実験結果って存在するのでしょうか？現実には、加速度運動を行って、方向転換して元の場所に戻って時間照合したのでしょうから、特殊相対論の条件からはずれるのではないでしょうか？

相対論は、数学を駆使していますが、たぶん、小学生の女の子の「ねえ、（－１）個のりんごって何？それにマイナスを掛けるとなんでプラスになるの？無いものがあるようになんでなるの？」っていうような誤解があるように思っています。つまり、数式の遊びが、即、現実だと誤解して論理を構築しているのではないでしょうか。

ＧＰＳで相対論が生かされているという方もいるようですが、現実の世界では、その項目の値って意味ないと書かれた文章もあります。また、書籍で紹介された「相対論を実証した」という実験結果も、都合の悪い実験データは捨て去ったいいかげんなものだという記述もあります。

>>つまり、ただ速いから時間が遅れるのではなく、速くなるためには加速する非慣性系を経なければならない、このプロセスが時間の遅れの本質である、この理解は間違いでしょうか？

等速運動をする物体どうしの速度は、どこを基準にするか、何を基準にするかで変わってしまいます。なので、静止している時計は、「正しい時を刻んでいる」とも言えるし、それに対して高速等速度運動している座標系からみたら、「遅れた時を刻んでいる」ともいえます。こんなバカげた理論は普通認められません。だから、質問者さんの「非慣性系を経なければならない、このプロセスが時間の遅れの本質である」と推論することは正しいと思います。（推論の内容が正解かどうかは不明ですが）

最初に書いたように、相対論は、数学に惑わされて現実の現象をみていないように思えます。また、見ているようでも実験結果の捏造、誤魔化しや推論の誤り、誤解が多数あるように思えますね。多くの方たちがネット上で相対論に疑問を唱えているようです。相対論がもっとすっきりしたものになるか、それに変わる新しい理論が登場することを期待するこのごろです。

お礼

ありがとうございます。相対論は入り口は易しいけど深く考え出すとこんがらかってしまいますよね。
その上手い説明法があればいいのですが、数式を操作するとそういう結論が出るのだ、だけでは直感的に分かりづらいです。

回答No.3

endlessriver

時間遅れは特殊相対性理論の結論ですからその範囲内での説明されなければなりません。時間遅れが特殊相対性理論の範囲内で矛盾があれば別ですが。ただ、この範囲内でも「相対論の正しい間違え方」によると「双子のパラドックス」の説明はできるそうです。
特殊相対性理論における時間遅れは光速一定の原理と同時性の定義からの結論です。

お礼

ありがとうございました。自分でももう少し勉強してみます。

回答No.2

tetsumyi

>飛行機が加速する際は非慣性系となるのでここに時間の遅れの原因があるのではないか

時間の遅れとは時間の進み方が遅れる言うことで、これは空間次元と時間次元を函数として統一した結果の帰結であって非慣性系とは関係の無い理論です。

お礼

ありがとうございました。自分でももう少し勉強してみます。

回答No.1

debukuro

加速度系ではなく双方が慣性系での問題です
この場合観測している側を静止系とするのです
停止して双方の時計を比較することは慣性運動ではなくなるので出来ません
詳しくは
アインシュタイン著　相対性原理　岩波文庫　をどうぞ

お礼

ありがとうございました。自分はまだまだ勉強不足のようです。

補足

回答ありがとうございます。
この質問の趣旨は、たとえば高速で飛ぶ飛行機内に置いた時計が、地上の静止した時計よりもごく僅かであるが遅れているという実験結果は、「双子のパラドックス」といわれる思考実験と本質的には同じことではなかろうか？ということです。
「双子のパラドックス」についてはネット上でもいろいろ言及されていて、これは非慣性系がかかわる運動だから、特殊相対論でなく一般相対論で考えるべきことだ、とか、あるいは特殊相対論でも解けるとして折れ線を使った図解などがなされたして、きちんと統一された説明はあるのかないのかよく分かりません。
それで始めに戻りますが飛行機内の時計は地上の静止した時計よりも遅れる、これは飛行機が加速する際は非慣性系となるのでここに時間の遅れの原因があるのではないか、そういうことを言いたかったわけです。