タイムトラベルの根拠

質問

光の速さを超えると時間が止まったり、遅くなったりするという説が
ありますが、これって何が根拠になってるんでしょうか。

光の速さを超えると時空を超えてタイムトラベルをするなどという説は
『大地の果ては大きな滝になってる。』と同じレベルの学説に思えて
なりません。

回答No.18

Largo_sp · ベストアンサー

>光が時速100キロ・宇宙船AとBが時速60キロのスピードが出せるとしたら
>やはりAはBにとって時速120キロで移動しているといえるのではないでしょうか。

これは、言葉のあやかもしれませんが、Bからみて、Aは時速80kmでしか走っているように見えません。
時間がのびたり、長さが縮んだりしているからです。

他の点Cから見た場合は...他の人に説明頼みたいなぁ...(笑)
別に、２つが光速の120%で近づいているように見えても問題はないと
おもいますけど...縮んで見えるのは、船の長さだけですし...
船の時計もおくれるのか...かかる時間と、進む距離はかわらないですからね
外から見た場合は...けど、なんか違うような....
だれかへるぷぅ、

「天動説」だから、もっとシンプルな考えが出てくると思っていますが...

それにおいらは、「大地の果ては大きな滝」説よりは信頼していいよって

「光源の移動に光のスピードは左右されないことが正しい」
これを認めた場合、難しい計算の結果、
光の速度が超えられない...という答えがでてきた
というだけのことなんですから...

判りやすい相対性理論のページを読むといろいろ不可解かもしれない式が
いろいろでてきます。数学的にはあっているようです。
前提条件を認めて、数学の公式をといたらそういう結果がでた
でいいのではないでしょうか...

一応参考URLをみると、特殊相対性理論の導き方が比較的親切に載っていると思います。
各々の式を理解しながらいくと、確かにそういう結果になるなぁとわかります。(たぶん)
今そういう説明をする気力と能力がないので、URL貼り付けで終わらせてしまいますが、
どうしてもといわれるならば、私のわかりにくい説明を書きますが...

参考URL：

http://homepage1.nifty.com/tac-lab/special-relativity.html

回答No.21

Largo_sp

#20の方がおっしゃっている通り、
「なんでか知らんが，光速を基準にすると無矛盾になる」
ということで、いいのでは...
これは、数式上では証明されていることなので、

事実の観察も、論理的な説明もできていない
『大地の果ては大きな滝になってる。』
とは、全く違うレベルの学説になります。
だから、相対論も相対論批判の学説も、上記の学説よりはずっとまともです。

経済周期説のほうが、『大地の果ては大きな滝になってる。』に近いきもしますが..

お礼

んー。
なんだかよく分からないけど、
やはりアインシュタイン博士は偉大なんですね。

ほんとはまだ納得してません。←　ほんとシツコイね。
みなさまありがとうございました。

回答No.20

First_Noel

細かいところですが，光速を越えられない，と言う場合の光速とは，「光の群速度」です．
これは光のエネルギーの流れる速度となります．

光速を絶対視することは疑問だとのことですが，
では逆に，速度５０ｋｍのＡから速度４０ｋｍのＢを見たら相対速度－１０ｋｍに見える，と
言う問題にも疑問は感じませんか？と言うか，４０－５０＝－１０と言う速度に関しての
重ね合わせが成立すること自体，不思議だなぁと思います．でもそれは日常的に「当然のこと」とされます．
相対論批判の著書の多くは，この「当然のこと」を「当然のこと」として無批判に受け入れています．
これは科学的思考ではありません．

相対論でも原理から出発しますが，その原理はそれ自体証明できなくても，
アインシュタインまでの実験屋が得て来た事実に基いています．

だから解釈としては，

「光速は絶対なのだ」

ではなくて，

「なんでか知らんが，光速を基準にすると無矛盾になる」

と解釈すべきではないかと思います．物理ですから，そんなもんです．
（「真理」と解釈すると，似非科学に惑わされます．）

回答No.19

774

まず、真空中の光の速さを「超える」ことはできません。
# 水等の媒体の中では、光は遅くなりますので
# 媒体中の高エネルギー粒子は同媒体中の光より早く走ることもあります。

どんな定速運動をしている観測者から見ても真空中の光の速さが不変であるという観測結果を常に正しい原理とすると、簡単な計算から以下の結果が得られます(特殊相対性原理)。

全てのものは、真空中の光より常に遅い(タージオン。実数の質量を持つ普通の物質)か、真空中の光と常に同じ速さ(光子の仲間。質量ゼロ)か、真空中の光より常に速いか(タキオン。質量が虚数で存在不明)のどれかです。

これは、タージオンやタキオンを光の速さを超えて
加速したり減速したりするために必要なエネルギーが無限大になってしまうからです。
( E=m*C*C (えむしーじじょう) の元の式です )

ですから、光より速いものは、無いとはいえません。決して静止させることはできませんが。

次に、高速で移動する物体の時間が遅くなる話ですが、これはタイムマシンにはなりません。A,Bが互いからみて高速に運動しているときには、A,Bはお互いに相手の時間が遅くなっているように見えます。しかし、AがAをみても、BがBを見ても、時間は普通の速さで流れています（以上も光速不変から導かれます）。タイムマシンとして使うには、AとBの時計の差が確定する必要があります。そのためには、どちらかを加減速して
A,Bを互いからみて静止している状態にする必要があります。

加減速=加速度 が生じると、特殊相対性原理の範疇を超え、一般相対性原理の対象となります。この変はよく覚えていないのですが、加速度=重力 を原理とすることで、加速度があると時間が遅くなることが導かれていたと思います。こちらはタイムマシンに使うことができます。Aは静止(または等速運動)、Bは加速度運動をした、という場合、Bだけ時間が遅く流れます。
Bが加速度運動をしたのであって、Aが加速度運動していないことは、A,Bが受ける力で区別できます。互いに相手の時計が遅く見えることはありません。

回答No.17

Largo_sp

>例えば光速の60%まで出せるまで技術が発達し、
>宇宙船AとBがそれぞれ惑星XとYあるとします。
>お互いXとYを出発したら、BはAから見て光速の120%で飛行してる
>ことにはならないのでしょうか。

ここで、相対性理論のもととなった実験が問題になってくるのですが...
マイケルソン・モーレーの実験で、光速が、動いている物体の速度によって
変わることがない...という実験です。（実際は逆のことを証明しようとしたらしい）
http://www.big.or.jp/~isaacrc/superscience/kubota/part2.html
を参照するとだいたいの感じが判ると思います。

なので、おいらも納得がいかないところもありますが、
Ｂからみて、Ａのは光速の80％位かな？で近づくようにみえます。
間の式は相対性理論の、詳しいＨＰを見てください...
ローレンツ変換とかいうよくわからない式をつかってます。（笑）

間違っているというＨＰもいろいろありますが、量子力学の部分とも
かなりあってくるようなので、完全に間違いではないようです。

お礼

シロートにはとても難しいですね。

前述の条件でAは光速の80％で動いて見えることが仮に正しいとしましょう。
でも、それはそう見えるだけであって、BにとってAはやはり光速の120%
で動いていると言えないのでしょうか。

光源の移動に光のスピードは左右されないことが正しいとしましょう。
でもそれは光の特性であって、問題としてるのは宇宙船。
光が時速100キロ・宇宙船AとBが時速60キロのスピードが出せるとしたら
やはりAはBにとって時速120キロで移動しているといえるのではないでしょうか。

しつこくて申し訳ありません。

回答No.16

Largo_sp

ん～締め切りされていないので、もう一つ...
＞『大地の果ては大きな滝になってる。』と同じレベルの学説
ここの部分が、すごくきになりますどうして、ここまでいえるのかな..と
せめて、「天動説」位なら納得しますけど....
天動説はよくできた学問だと思いますよ..実測地にかなりちかいところまで
もっていってますから....相対性理論がそれくらいの物と感じるなら
そういう可能性はだれも否定はできないはずです...
天動説も、一種の相対性理論なんですから...

お礼

光速が絶対とする考えがどうしても納得できません。

例えば光速の60%まで出せるまで技術が発達し、
宇宙船AとBがそれぞれ惑星XとYあるとします。
お互いXとYを出発したら、BはAから見て光速の120%で飛行してる
ことにはならないのでしょうか。

馬鹿なこと言ってるかもしれませんが、率直な疑問です。

回答No.15

trinifty

運動によって時間が遅くなるということの例があります。
　＃１２さんが言っているμ中間子（ミューオン）です。ミューオンという粒子は、平均2.2×10＾－6秒で、崩壊します。ミューオンは宇宙線の中にもあり、実験室で人工的に作ることもできます。この粒子は、空気中で崩壊したり、他の粒子にぶつかって崩壊したりします。この粒子が光の速さで動いても600ｍ以上できないことは計算してみればわかります。しかし、ミューオンは地上約10ｋｍの高さで作られるにもかかわらず、地上の観測所で観測されます。
　そこで相対論の考えが出てくるわけですが、相対論によれば、光の速度に近い速度で運動するとその系では、時間が延びます。
　つまり、地上にいる私たちには2．2マイクロ秒であるが、ミューオンにとってはこれよりずっと長い時間（地上にたどり着くぐらい）になります。
　時間の延びる割合は特殊相対論によれば、1/√(1-(v^2/c^2)^2)です。（ｃは高速、v＾2は、vの２乗です。）これが、いろいろの速度のミューオンの平均寿命の実験結果とよくあいます。
　相対論について
　相対論は、一般の経験論と異なり、新奇で難しい概念を含んでいます。そのため、理解しにくいんですが、この理論はすごくきれいです。きれいなだけではなく実験とも合います（そもそもさまざまな実験から導かれたものです）。もし、相対論について学んでみたければ、相対論の教科書を読んでみるか、大学で学ぶことを勧めます。ただ本当に納得するには、大学までいかないと、難しいと思います。

回答No.14

satoumasaru

> 光の速さを超えると時間が止まったり、遅くなったりするという説が
> ありますが、これって何が根拠になってるんでしょうか。

おそらく相対性理論についておっしゃっておられると思うのですが、相対論
を解く限り、通常の物質が光を速さを超えることはできないですね。

> 光の速さを超えると時空を超えてタイムトラベルをするなどという説は
> 『大地の果ては大きな滝になってる。』と同じレベルの学説に思えて
> なりません。

光の速さを超えることができればタイムトラベルが可能でしょう。これは
数学的に厳密に解明できます。ただ、繰り返しますが特殊相対論では通常の
物質が光速度以上にすることはできません。

ひとつ申し上げておきますが、相対論は、「アインシュタインの言ったもの
勝ち」などといういいかげんな理論ではありません。特に特殊相対論につい
ていえば、量子力学と並んで現代物理学を支える二大理論となっています。

特に特殊相対論については、高校程度の数学の力があれば理解することが可
能です。是非トライしてください。

回答No.13

Largo_sp

あと、もしかして、相対性理論の大前提をわかっていないというか、
これも実験事実となっていますが...（私も理解したくない実験ですが
誤差とも取れる結果なので）

「光速はどんな場合（慣性系）でも観測者から見た速さはかわらない」
ということが前提となっているので、基準が光速になるのです...
別に音速がそうなら、それでも良かったのです。
ただ、光速が変わらないという事実の上でどうなるか考えた結果が
特殊相対性理論で、その上での光速を超えた時はタイムトラベルできる
ということです。

実験事実ともかなりあっているので、大地円盤説よりはずっと信頼できます。

回答No.12

Largo_sp

光速に近いスピードだと、ミューロンが観測できるということが、
相対性理論の証明になりますよね...

とどこかの質問の回答にあったような気がするんですが、
気のせいだったかなぁ...

物理事実として、あがってるみたいですよ...光速近くまでは...

光速以上の速さというのは、相対性理論の範疇を越えていると見る方が
いいのかもしれませんね...
そのまま相対性理論を引き継ぐとしたら...という空想の世界といえば
空想の世界ですからタイムトラベルは...

ただ、「大地の果ては大きな滝になっている」よりは、事実に近いものに
なっているとおもいますが？近くまでは行っているのですから....

回答No.11

First_Noel

＞光速をスピードの限界としたことに根拠があるのでしょうか。
＞とりあえず身近で一番早いと思われるものを一つの物差しにした
＞に過ぎないのではないのですか。

相対論へ至る道程は，マクスウェルが電磁気についてそれまでの実験結果を纏め上げた理論が
発端であったかと思います．
即ち，電磁気学ではガリレオ変換（例えば速度ｖ１の物体Ａから速度ｖ２の物体Ｂを
放出すると物体Ｂの速度はｖ１＋ｖ２である）が成立しない，と言うことが導かれました．

こういうことから，特殊相対論は次の２つの「仮定」から出発します．
「すべての物理法則は任意の慣性系において同じ形で表される．」・・・相対性原理．
「真空中を伝わる光の速さはその光源の運動によらず一定である．」・・・光速度不変原理．
どちらも「原理」なので，それ自体は「受け入れなければ始まりません」．
その原理が正しいのか否かは，「理論の検証」の問題となります．
今のところ，その原理の反証は実験的にも見付かっていないので，世界の科学者は，
「何やよう分からんが，実際合うてるから使とこか．」と言うのが本当のところです．
物理学とは，真理それ自体を導くものではなく，現象論として表現することが目的だからです．
（つまり，式Ａが求まっても，世の中が式Ａになっているのではなく，世の中を式Ａで表すと無矛盾だ，と．）

相対論によって導かれる結果は実際と合っていることが多くの事例で確認されています，
しかし何故だか分からない，従って相対論を包括する別の理論で説明してやろう！
そういう理論屋さんも沢山おります，相対論は誕生してそろそろ１００年で既に新古典論の範疇ですので，
現に幾つかそういう理論も出ているようです．

なぜ光速が特別な意味を持つか？

光速はそれ自体を実測しなくても誘電率と透磁率とから求まります．
誘電率と透磁率は，ご存知のように電場と磁場に関するもので，電磁波の伝播に
関係があります．電磁波は真空中でも，（無理にエーテルなど仮定しなくても）空間それ自体を
媒質として伝播することが可能です．
つまり光速とは，空間それ自体の性質に関わるものなのでしょう．
アインシュタインが凄いとすれば，今まで単なる入れ物に過ぎなかった空間を，
ひとつの物理量のようなものとして扱い始めた点ではないかと思います．
で，それは何なのか？・・・最新の理論屋さんは，こういうところ，
表現しようとしているのだと思います．空間の微細構造たら何たら読んだことは
ありますが，既に私の理解は追いつけませんでした．．

お礼

うーん。
かなりお詳しいですね。
ただ私にはやはり理解できません。