光速について

質問

上記件について詳しく知らないため教えていただきたく質問します。

質量を持った物体は光速(30万km/sec)を決して超えることができないとされていますが、
例えば速度20万km/secの無限に長い電車があって、その中を同じく速度20万km/secの短い電車が走ったとすると、
無限に長い電車の外から見た人にとっては短い電車の速度が光速を超えて見えると思うのですが、
このような実験をすることは理論的に可能でしょうか？
そしてその実験をした場合、結果がどうなるか論じられているのでしょうか？
もちろん電車が20万km/sec出ないことは承知しています。

分かり易く説明いただければありがたいです。

回答No.10

apple-man · ベストアンサー

＞無限に長い電車の外から見た人にとっては短い電車の速度が光速を超えて見えると思うのですが、

　見る人の視点によって、時間の流れ方が変わってしまうんです。
・外から見てる人には
　長い電車：速度20万km/sec
　短い電車：速度10万km/sec
に見えます。

短い電車の中の時計が１秒進む間に、外の人の持っている時計は、
２秒進んでしまうんです。外から見ていると、20万km進むのに
２秒かかっているから、速度10万km/secと見えてしまう。

　厳密には、長い電車の速度も、電車に乗っている人と
外の人とは違った速度に見えています。光速に近づいた
ときの効果が大きいので、それを単純化すると
上のような説明になります。

＞そしてその実験をした場合、結果がどうなるか論じられているのでしょうか？

　物体の運動速度と、重力の影響で時間の流れ方が変わってしまう
ことは実験で確認されていて、それが相対性理論の理論値にあって
いるんです。
　さすがに電車は20万km/secに加速する技術はまだないようですが、
小さな粒子なら、加速器という装置で加速できます。
粒子の中には、数秒で別の粒子に変わってしまうものがあって、
その存在できる時間が決まっているものがあります。
　そういった粒子を加速してやると、存在していられる
時間が延びます。
　粒子の中に時計があったとすると、毎回１秒たつと
別な粒子に変わっていることになっているのかも
しれませんが、それを外から見ていると
２秒に見える。つまり寿命が延びているように
見えるんです。

回答No.2

Tacosan

もちろん電車では無理ですが, 確か素粒子の反応でこれに近いものがあったと思います. 結果としては, 高速を越えていません.
「光速は越えられない」という仮定ではなく, 「どの慣性系から見ても光速は同じ」という仮定です＞#1.

回答No.1

imasokari

rousanoxさんこんばんは。

　『光速は超えられない』というのがそもそもの前提だったと思います。
　ですので、外の人から見ても、短い電車は光速は超えられないはずです。

　「でも、40万km/secなんじゃ？」ですが、それを調整するのが『時間の進み方』だったと思います。
　仮に外にいる人がAさん、長い電車にいる人がBさん、短い電車にいる人がCさんとします。
　Aさんが「いーち」と数えている間にBさんはAさんに対して20万km進むわけですが、Bさんが「いーち」と数えている間にもCさんはBさんに対して20万km進みます。
　しかし客観的に見ると、Aさんの「いーち」よりBさんの「いーち」の方が時間が長いんです。

　これが、よく「宇宙に行って帰ってきたら、地球にいた人がみんな老けていた」ってヤツです。

　つまり、
>その中を同じく速度20万km/secの短い電車が走ったとすると
というのは、これはあくまでBさんの世界での話なんです。

　後は、専門家の答えを待ってみましょう。