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まっすぐ進むと自分の背中が見える？
こんにちは。 今日の質問を見ていると、相対性理論についての質問があったので、それを読んでいるうちに昔友人に聞いたことを思い出しました。 タイトル文の通りです。これ、どういう意味なんでしょうか？光速がどうとかいう条件付きなのでしょうか？なんとなく、相対性理論の話なのかなと思ってこちらで質問させて頂きました。 昔、堀晃の小説を読んでいて、銀河系を脱出しようと光速に近い速度で進んでいると、赤色変移だか何かで、赤い宇宙に囲まれてどうのこうの・・・みたいな話があったのですが、そういったことに関係はあるでしょうか？
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これは宇宙が４次元的に空間が湾曲していて， 例え宇宙をまっすぐ進んでも，いつしか元の場所に戻って来る， と言うことの例えです． これは，地球上をてくてく歩く（歩いてる人はまさか地球が３次元的であるとは 思わない，大きいから）と，いつしか１周して元の場所に戻ってきて，あれ？，となるのと同じアナロジーです． この場合，相対論は特に関連しておらず，高次の空間に関するものです． あと， ＞銀河系を脱出しようと光速に近い速度で進んでいると、 ＞赤色変移だか何かで、赤い宇宙に囲まれてどうのこうの・・・ について，速度を段々と上げて高速が近付くと， 「スター・ボウ」と言う現象が起こります． 周囲に見える星が段々と前方に集まり，丸い虹のような 色合いの分布となって見えるようになります． 赤方変移で云々は，銀河系から光速近くで遠ざかると， 相対的に銀河系が旅人から光速近くで遠ざかっているように見えます， このとき，ドップラー変移の内の波長が伸びる方である，赤方変移 （波長が長波長側へずれると言う意味で，決して「赤い色」になる訳では ありませんので，この小説の記述は物理的ではなく，文学的表現でしょう） が起こり銀河系が赤く見える・・・と言うことであると思いますが， 実際には後方にある銀河系ですら，「スター・ボウ」で前方に 歪んで見えるようになると思います．
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私達が目にしているモノや景色とは、その物質から反射した光を見ている事になります。 真直ぐ目の前にあるものが見える、ということは光が直進しているからだと言えます。 さて、物質には「質量」があります。 質量は僅かながら空間を歪めますから、とうぜんその近くを通る光の進路も曲がります。 その結果、もし途方もなく巨大な質量を持った星に立って望遠鏡で遠くを見ると 光が星の質量に影響されて直進できずにその星を一周してしまうので、 望遠鏡の中に自分の背中が見えてしまう、という事ではありませんか？ ただ、これは「例え」です。一般相対性理論を言葉で表す際に使われます。 話が逸れますが 物質は物質であるかぎり光速を超えるスピードは出せないというのが今の所の定説になっています。 光速というのは実際は「速度」ではなくて「速度の上限」と思うのがいいかもしれません。 これにも質量が関係してきます。 が、実のところ私も、書いていて何がなんだかよく分かりません。
お礼
有難うございます。難しいけれど、面白いです！ 質量が空間をゆがめるというのは、ＳＦ小説でもよく出てくるので、分かる気がします。宇宙のゆがみで自分の背中が見えるというのは、質量のために光が曲がって、緩やかなＲを描いて戻ってくるかもしれない、ということなのでしょうか。スケールが大きくて面白いですね。私もみなさんのご回答を読んで、なんだかよく分かっていませんが、分かったような気になって想像するだけでも楽しいです。有難うございます。
- Shige29
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自信はないですが、同じ例え（？）をしている話で、時間を扱ったモノがあったような？ 極限的に長い時間の中では、全く同じ事が起こる確率も高くなるとかなんとかで、 地球をぐるっと一回りした挿絵があったのを記憶しています。 ↓こんな感じ 人 ↓○↑ → 相対性理論について書かれていたかどうかは、覚えてないです(^_^;)
お礼
有難うございます。時間に対しても同じことが起こるなんて、面白いですね。でも、子供の頃に教わった「次元」の考え方は、線→面→立体→時間・・・だったように思うので、時間が湾曲してつながっているのなら、同じことが起こる確率が高くなるというのも分かるような気がします。面白いですね！！
- ruehas
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こんにちは。 何処まででも見通せるという望遠鏡を使うと、自分の後ろ姿を見ることができるといいます。 光が宇宙を一周して来て自分の後姿が覗いている望遠鏡に飛び込んで来るからですよね。 これはアインシュタインの相対性理論からある条件を付けて導き出した「アインシュタイン宇宙」と言われるもモデルで起きることです。 その為には、取り敢えず宇宙は静止しており、丸く閉じていなければなりません。 地球のような球体表面を考えていただければ、何故光が元の位置に戻って来るのか判りますよね。 もちろん宇宙は球体の二次元平面ではありませんから、それは二次元平面がひとつ上の三次元方向に湾曲して球面を成すように、三次元空間がひとつ上の四次元方向に湾曲したものと考えて下さい。 ですが、現在宇宙モデルにはそのように閉じていないものや、外側に向って高速で膨張する静止していない宇宙（これが一番一般的ですかね）など幾つもの説があります。もし宇宙がそういった構造であるならば、自分の後姿は見えませんよね。 宇宙が赤く見えるというのは「光のドップラー効果」はないかと思います（その本読んではいないんですが）。 音のドップラー効果は良く近付いて来るサイレンの音で説明されますよね。 ですから、赤く見えるのは星や銀河などの光源から遠ざかっている、光の波長が長く伸びてしまう宇宙船の後ろの景色で、前の方は光の波長が短くなりますので紫色に見えるはずです。
お礼
有難うございます。何処までも見通せる望遠鏡というのが、ロマンチックでいい例えですね！ なるほど、自分の背中に戻ってこられる宇宙と、私たちが小学生の頃から様々な本などで得られるところの「ビッグバン」とかの宇宙とは、別の考え方なんですね。 でも、難しいことはよく分かりませんが、膨張する宇宙を説明するのに、星の絵を描いた風船を膨らませる図を教科書で見たように思いますが、宇宙が膨らむ風船みたいだとすると、その、空間が湾曲して戻ってくる宇宙と、あまり矛盾しないように思えます。あくまでも３次元的にものを考えようとすると、分からなくなってしまう問題なんですね。
- simox
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十分に光速を超えた速度でで地球上をまっすぐ進むと、一周してきたところで自分の背中を見ることができる、 とか、かなぁ…… 自信はありませんが。
お礼
ご回答有難うございます。地球上をまっすぐ進むと、ですか！でも、尺度とかよく分からないけれど、光速を超えた速度で地球を一周って、もしかして一瞬じゃないのでしょうか。あと、光速を超えるのがそもそも無理だし、光速を超えて地球上を進むと、なんか衝撃波とかで凄いことになりそうですよね！何気なく友人から聞いた話でしたが、よく考えると謎は尽きませんね！！
お礼
丁寧なご回答有難うございます！ 相対論は関係なかったですか。４次元空間というのは、メビウスの輪とか、そういう単語でのイメージしかありませんでした。面白いですね！ 「スター・ボウ」についての解説も有難うございます。よく分かりました。最初の質問の空間の話とは、関係が無かったようですが、どちらにせよ、この場所からどこまでも遠く離れて行きたくても結局逃げることはできない、という、小説のもともとのテーマから考えると、空間が湾曲していて戻ってきてしまう、というのも似た話に思えますね。