原子時計を積んで飛行機で地球一周で時間短縮;タイムマシンができる根拠になる?

質問

早い速度で移動すると移動しているもの自身の時の流れが遅くなる
といわれます。

でむかし正確な原子時計を積んで地球を飛行機で一周して、地上の
時計と比べて、若干遅れていたという話を聞いたことがあります。
それで、タイムマシンが理論上できるかもしれないという話を
でした。

ちょっと思うのですが飛行機の実験で飛行機の中では見かけ上
時間が遅れていますけど、この結果を素直にとると、同じ時間
(タイムフレーム)に2つの時間を示す時計が存在するわけで、
過去に移動したわけではないですよね。

それでほんとにタイムマシンは理論上できるのでしょうかという疑問を
抱くようになってきました。

どなたか解説していただけるとうれしいです。

回答No.2

雪中庵（@psytex） · ベストアンサー

相対論効果による時間の移動は、「運動するものの時間の遅れ」として表れるので、
過去に「向かって」移動することはできません。
進んでいく時間の中で、過去にずれ込むだけです。
ゆえに消えたりは、できません。

ただし、超光速になると、エネルギーが虚数になり、相互作用において
自乗になるので、マイナス＝時間軸逆行と等価となります。
ただし、時間軸逆行しても、時間軸順行して見ている観察者にとっては、
「過去から来る反対の性質を持った粒子＝反粒子」にしか見えません。
即ち、ある粒子がある時点で超光速化して過去に向かったのと、過去からの
反粒子と「ある粒子」がぶつかって対消滅したのは、等価となります。

お礼

ありがとうございました。

超光速
これは理論物理でしょうか、それとも理論から発展しての想像でしょうか、、、
といいますのは超光速って存在するのかなぁっておもいました。
光より早い速度は存在しないという話も聞いたことがありますので、、、、
でも反粒子で説明がつくのなら、理論てきにはあり得るのかもしれませんね。

回答No.5

eliyyahuu

toorisugariさんの仰ることを若干勘違いされているようです。

> 未来のタイムフレームに行ったのであれば、
> そこには未来の自分がいるわけですよね。

「タイムフレーム」という言葉をどういう意味で仰っているのか
わかりませんが、
「(本当の?)自分が未来の(別の)自分を見る」わけではありません。
自分は自分一人です。
一人の自分が他の人より早く(自身の時の流れが遅くなるので)未来に着く、
それだけのことです。

> でもそう言うのではないので、どうも相対的な時間軸があり、
> でもそれは絶対的な時間(タイムフレーム)で縛られている
> ようなきがします。

ニュートンは「絶対時間」というものを想定しましたが、
特殊相対論によってそれは完全に否定されました。
特殊相対論によれば、時間さえ(空間も)観測者毎に存在するのです。
「絶対的な何かで縛られている」わけではありません。

> 光の速度を超えるのは無限のエネルギーが必要ということですが、
> 光の速度は有限であり、ニュートンの運動の法則をあてはめれば
> 光の速度をもつ粒子も有限のエネルギーであると思えるのですが、
> 無限のエネルギーが必要とされる根拠は特殊相対性理論とかから
> くるのでしょうか?

ニュートンによると「物体の加速度はその物体に働く力に比例し、
その物体の質量に反比例」します。すなわち、a=F/m。
しかし、特殊相対論によれば、物体に力を加えると加速しますが、
それと同時にその物体の質量が増えます。
質量が増えると加速度が減ります。
物体の速度を光速に限りなく近づけると、
質量は無限大に限りなく近づきます。
質量が無限大の物体を加速させるためには、無限大の力が必要です。
よって、物体はけっして光速に達することができないのです。

一方、特殊相対論と矛盾せず、常に光速より速い粒子(タキオン)が
理論上考えられています。
面白いことに、タキオンはエネルギーを与えれば与えるほど遅くなり、
どの観測者からもけっして光速以下にはなりません。
エネルギーを失えば失うほど速くなり、
0の場合は速度が無限大になります。

「我々の体がタキオンになれば超光速で走れるじゃないか！」
と思われるかもしれません。
膝と足首との相対速度はいくらですか？
我々がどんな走り方をしても、どの観測者からも0です。
タキオンはどの観測者からも光速を超えます。
我々の体がタキオンになれば、
膝と足首との相対速度も常に光速を超えていなければなりません。
すなわち、体がタキオンになれば、バラバラになってしまいます。
けっして静止することのできないタキオンは、
物質を構成することができないのです。
タキオンは未だ発見されていません。

どの観測者からも以下の式が成り立ちます。
0 ≦ 我々の速度 < 光の速度 < タキオンの速度 ≦ ∞

お礼

ありがとうございました。
タイムフレームとかいたのは確かに漠然としたものでしたが、
時間も相対的であるというところでは納得できました。

光速を超えるために無限のエネルギーがいるというのも
ある程度納得いたしました。

でもこういうのってさらに次の疑問を生むんですよね。
ただしもともとの質問からどんどんそれていっていますので、
とにかくはこのあたりでしめることにします。

回答No.4

雪中庵（@psytex）

追加質問にお答えします。
相対性理論は、「加速して光速に到達するには、無限のエネルギーを要する＝不可能である」
としていますが、最初から超光速であることは否定していません。

私が提示したのは、理論ではなく等価性です。
現象的にエネルギーが作用するのは自乗においてなので、虚数エネルギー粒子の
時間軸順行（（iの自乗）×1）と、負エネルギー粒子＝正エネルギー粒子の時間軸逆行
（（+1の自乗）×-1）は、全く同一なのです。

お礼

>相対性理論は、「加速して光速に到達するには、無限のエネルギーを要する＝不可能である」としていますが、最初から超光速であることは否定していません。

あ、なるほど。要するに鏡を隔てた世界があり、鏡を超えることはできないが、両方の世界は成り立っているという感覚ですね。

光の速度を超えるのは無限のエネルギーが必要ということですが、
光の速度は有限であり、ニュートンの運動の法則をあてはめれば
光の速度をもつ粒子も有限のエネルギーであると思えるのですが、
無限のエネルギーが必要とされる根拠は特殊相対性理論とかから
くるのでしょうか?

回答No.3

toorisugari

飛行機内の時間が遅れるということは、例えば飛行機が1時間飛ぶと10分遅れるとすると、飛行機に乗って50分（飛行機内時間）飛ぶと地上では1時間（地上時間）たっていたということになります。
ということはタイムマシンとしては、10分後の未来に着くことになります。
過去に行くことのできないで未来に行くだけの一方方向のタイムマシンということです。

お礼

ありがとうございます。
この辺質問書いたあとで思い直してみたのですが、確かに未来(
従来よりも先のこと)を経験しているわけですけど、
未来のタイムフレームに行ったのであれば、そこには未来の自分が
いるわけですよね。でもそう言うのではないので、どうも相対的な時間軸があり、でもそれは絶対的な
時間(タイムフレーム)で縛られているようなきがします。

回答No.1

cnocc

飛行機の出発時刻より過去にはいけないので完全なタイムマシーンはできません。この場合も例えば本来は1時間で地球１周するところを50分でいけたので10分過去に行った事にしようという物ではないかと思います。
2つの時間を示す時計については掘り下げると止まらなくなりそうです。

お礼

ありがとうございます。本当に飛行機の中の時計どおりのタイムフレームに
移行していれば、飛行機はそこ(地上にの示すタイムフレーム)に存在せずに
消えてしまうはずですよね。