同時性の不一致について

質問

同時の不一致の説明で

宇宙船が光速に近い速度で右向きに運動しています

宇宙船の中心に光源があり、宇宙船前方と後方の同じ距離に検出器を設置します

検出器に光が届くと閃光弾を発射します

宇宙船内では光源から発せた光は双方の検出器に同時刻に届くので、閃光弾は同時刻に発射される

しかし、地球からの観測では、後方の検出器に先に光が届くので、発射される閃光弾は同時刻ではない

こんな感じだったと思います…記憶を頼りに書いたので説明不足かもしれないですけど

これで不思議に思ったのが、例えば

先に届いた方側からしか閃光弾は発射されない

みたいに設定されていた場合どうなるのでしょうか？

そしてこの時検出器までの距離をほんの僅かに変えて、前方の検出器までの距離をほんの僅かだけ近くしたとします

そうすると宇宙船内の観測では前方の検出器に先に到達し、前方から閃光弾が発射されるでしょう

しかし、地球からの観測では、少し距離が短いとしても、宇宙船の速度が早過ぎる為、やっぱり後方の検出器に先に到達すると観測されるとします

そうすると後方から閃光弾が発射されることになりませんか？

これでは同時性どころか事実まで変わってしまうように思えて納得いきません

どうなるのでしょうか？

回答No.4

Tacosan · ベストアンサー

もうちょっと厳密にいうと, 「検出器に光が到達したその瞬間に閃光弾を放つ」というシステムでは「検出器に光が届いた」という情報を相手に伝えなければならないので全くダメ.
そうじゃなくって「(届いた瞬間でなくてもいいから) 先に光が届いた検出器の方から放つ」という形にすれば実現可能です. ただし, 「どちらの検出器の方から発射されるのか」を決めるのは「地球から見て」どちらが先に光を受け取ったかではなく「検出器と同じ速度で運動する系から見て」どちらが先に光を受け取ったか, です. 従って, 後半の例で地球から観測すると
「光が先に届くのは後方の検出器だけど閃光弾を発射するのは前方」
ということになります. このようなことが許されるのは, 「2つの検出器に光が届く」という (2つの) 事象が因果的でないからです. 因果的でない事象の発生する時間間隔は, その間の距離に応じた時間だけ変化する可能性があります. これは, はっきりいうと「同時の相対性」と同じことです.

お礼

とても良く解りました

ありがとうございました

回答No.5

雪中庵（@psytex）

閃光弾など発射しなくても、「自分の方に先に届いた！」という
主張だけで、十分食い違っているのではないでしょうか？
大事なことは、どちらにとっても“自分は正しい＝自分にとっての
現実（＝同時性）は一つである”というだけで十分なのです。

たとえば、双子の一方が、光速に近いロケットで往復すると
「若いまま戻ってくる」というのは、地球にいる大多数の人間を
基準にしているからであって、この場合の相対論効果は、
まさに「相対的」なので、ロケットに乗っている方にすれば、
地球に残っている方が『若いまま』になるのです。
（よく「到着の時に一気に時間が進んでつじつまを合わせる」
などといういい加減な修正を唱える輩もいるが、『一気に時間が
進む』というのは超光速現象を起こすので不可能）

相対論効果において、あらゆる相対運動ごとに、世界は無限の
パラレルワールドに分岐しているのです（これは量子論的世界像
とも一致します）。

回答No.3

kentarou2333

前半については、正しく理解されております。

後半では、No1 さんもご指摘の誤りがあって、

「先に届いた方が、相手に閃光弾を発射しないように命令する必要がある」

という部分が抜けています。

つまり、完全に同時であれば、両方の閃光弾が発射されるかと思いますが、
完全に同時でなくても、「届いたという事が相手から伝わるまで」の
時間のずれであれば、両方から閃光弾が発射されてしまいます。

回答No.2

foomufoomu

同時性実験の話は、どこかが違うような気もしますが・・・それはともかく、

相対論は、「観測者にとって、どう見えているか」を問う理論です。
ある人には「左が先」と見えても、閃光弾を打つ人が「右が先」と観測すれば「右が先」でよいのです。

回答No.1

Tacosan

「先に届いた方側からしか閃光弾は発射されない」ようにすることがそもそも不可能なのでは? 完全に同時だとどうしようもありませんが, そうでなくとも「一方の検出器に到達した」という情報を, どうやって他方の検出器に伝えますか?