重力で光速を超えることはできないですか？

質問

電子を粒子加速器で光速に近付けようとして加速していくとその電子はどんどん重たくなるという話があります。電子に電気的力を加えて加速させ光速を超えるには無限大のエネルギーが必要になってしまいそれは不可能であると一般向けの科学雑誌で読みました。それならば、光速の直前まで加速した電子の進路を地球の重力場の方向（下向き）に曲げたら、地球の重力加速度で加速して簡単に光速を超えられるんじゃないでしょうか？この発想って大きな間違いでしょうか。きっとできないですよね。どうしてだめなのか、専門家ではないのでもう何年もその答えがわからないままです。周りに正しく答えてくれるような専門の方もいません。どなたか分かりやすく教えてください。よろしくお願いします。

回答No.2

isa-98 · ベストアンサー

＃１様、すばらしい。

重力波は光速で伝播するのだから、
物質は、速度V＜Cでその力（重力）を受け取らねばならない。

ので、
光速を超えて力を受け取る事は出来ない。

んじゃないの？　つ＾＿＾）つ
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8D%E5%8A%9B%E6%B3%A2_(%E7%9B%B8%E5%AF%BE%E8%AB%96)

おやすみなさい。　○（＾＿＾）

お礼

重力は光速で伝わるということですね。だから仮に光速で運動する粒子があったとしても、重力はそれ以上伝わらず、加速しなくなる、、、説得力のある回答に目からうろこです。ありがとうございます。

回答No.4

Tacosan

相対性理論では (ニュートン力学でも同じといえば同じだけど) 「外力によって運動量が変化する」と考えます. そして, 「運動量そのもの」はいくらでも大きくなることができます.
ところが, 物質の持つエネルギー E, 質量 m, 運動量 p, 速度 v の間には
E^2 = (mc^2)^2 + (pc)^2 = (mc^2)^2/[1 - (v/c)^2]
の関係が成り立ちます. したがって, 質量が 0 でない (正である) 物体に対しては, 「どのようにエネルギーを与えたとしても」その速度が光速に到達することはあり得ません.
とどのつまり「そもそも力の種類はどこにも影響しない」ということで. 電磁気力だろうと重力だろうと, 種類は無視して「力」として扱います.

お礼

あうっ、数式が出てきました((+_+))。この関係式、解るようなわからないような、、、う～ん、奥が深いというか勉強不足というか。。。相対性理論について素人ながらもう少し深く勉強してみようと思います。力の種類には関係ないということの分かる式として覚えておきます。ありがとうございました。

回答No.3

パんだ パンだ（@Josquin）

光速は30万km/秒です。
自由落下で１秒間に落ちる距離は4.9mです。（質量に無関係。）
（そのときの速さは9.8m/秒です。）

光速で１秒運動するとして、30万km進む間にたった4.9ｍしか落ちません。
（そのときの速さは√{(30万)^2+(0.0098)^2} km/秒です。）
ほとんど誤差の範囲です。

しかも、この１秒間の軌道は直線でなければならないので、地球上では決して実現できません。
（軌道を円形にしたら等速円運動になり、速さは変わりません。）

お礼

そうなのかあ。ちゃんとそういう計算したことありませんでした。地上では実現不可能なんですね。ありがとうございます。視野が広がりました。どっか他の星とかを想定して考えてみます。

回答No.1

ziv

専門家ではないのですこし幼稚な回答かもしれませんが、
電子でも物質である以上例外なく慣性の法則に支配されます。
すなわち、速度が速ければ早いほど進む向きを変えるためには
莫大なエネルギーを消費してしまうのですよ。
なので、せっかく光速の寸前まで加速しても、
進行方向を変えた時点でエネルギーをロスして速度が低下するので、
やっぱり光速は超えられないって感じじゃないでしょうか。

お礼

すぐにご返答くださったのでとても嬉しかったです。ありがとうございました。

補足

zivさん、早速のご回答ありがとうございます。
そうですよね、加速に使ったエネルギーが無駄になってしまうみたいな感じですかね。
考えてみたんですけど、例えば水平平面上に設置された半径１ｋｍの円形加速器のどこか１か所で進路を切り換えて、同じく今度は垂直平面上に半径１ｋｍの円弧を９０°描くような経路につなげてやれば、水平平面上の経路と同じ半径で滑らかに地球の中心方向に向きを変えられると思うのですがいかがでしょうか。そこで地球の重力も電子の質量に比例して加わるので、極端な話、無限大になっていく電子の質量には無限大とも言える重力がかかり、光速に近い電子も9.8メートル毎秒二乗の一定加速度で加速して光速を超えてしまいそうに思うのですが。
よろしくお願いします。