物体の時間を加速させるには？

質問

初めて質問させていただきます。

「物体は光速に近づくほど時間の流れが遅くなる」という話を
聞いた事があるのですが、事実なのでしょうか。
「相対性理論」系の内容を検索してみましたが、さっぱりわかりませんでした…。

上記内容が本当だったとした場合、逆に
「物体の時間の流れを速くさせる」為には、具体的にはどの様な方法があるのでしょうか。
（地球の自転と同速度で逆回転とか？）

よろしくお願いします。

回答No.1

kagakusuki · ベストアンサー

>「物体は光速に近づくほど時間の流れが遅くなる」という話を聞いた事があるのですが、事実なのでしょうか。

　事実です。
　高エネルギーの宇宙線（宇宙からやって来る放射線）が、高空で大気中の原子に衝突すると、ミューオンという素粒子が作られる事があるのですが、このミューオンの平均寿命は0.00000219703秒にしか過ぎず、もし、特殊相対性理論が示している速度による時間の遅れが存在しなければ、例え光速（毎秒299792458m）で移動したとしても、寿命が尽きるまでに

299792458[m/s]×0.00000219703[s]＝658.653[m]

しか進む事は出来ませんから、高度数十kmもの高空で生まれたミューオンが地上にまで到達する事は殆ど無いという事になるのですが、実際には多数のミューオンが地上にまで到達している事が確認されています。

　他にも、1971年にアメリカの物理学者が、原子時計という非常に正確な時計を持って、ジェット旅客機に乗って、東回りのコース（地球の自転速度+飛行機の速度）と西回りのコース（地球の自転速度-飛行機の速度）で、それぞれ世界を一周してみて、東回りのコースを一周した時計は地上に置いた時計よりも進み方が遅くなり、西回りのコースを一周した時計は地上に置いた時計よりも進み方が速くなる事を確認しています。

【参考URL】
　特殊相対性理論 - Wikipedia > 5 特殊相対論の実験的検証
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%89%B9%E6%AE%8A%E7%9B%B8%E5%AF%BE%E6%80%A7%E7%90%86%E8%AB%96#.E7.89.B9.E6.AE.8A.E7.9B.B8.E5.AF.BE.E6.80.A7.E7.90.86.E8.AB.96.E3.81.AE.E5.B9.BE.E4.BD.95

　相対性理論の話し　竹下徹（信州大学）
　　http://atlas.shinshu-u.ac.jp/relativity/relativity.html

　科学と技術の諸相 > Ｑ＆Ａ > 2007年に回答した質問 > 原田稔氏の『相対性理論の矛盾を解く』（NHK出版）を読みました。これまでいろいろ読んできた相対性理論にかかわるパラドックスの解釈が一変するような記述があり、混乱しましたが、この本の主張する（学）説はかなりサポートがあるのでしょうか。ウェブで調べると結構批判が多いように思います。【現代物理】
　　http://www005.upp.so-net.ne.jp/yoshida_n/qa_a96.htm

>「物体の時間の流れを速くさせる」為には、具体的にはどの様な方法があるのでしょうか。

　西回りのコースで世界一周した原子時計が、地上の時計よりも早く進んだ事から判るの様に、地球上の物体は、地球の自転する速度で地面と伴に動いていますから、その移動速度の分だけ、相対論的効果による時間の遅れが発生しています。
　ですから、仰る様に

>地球の自転と同速度で逆回転

するか、或いは、北極点か南極点へ行けば、地球の自転速度を打ち消した分だけ、運動速度を遅くする事が出来ますから、地球上の低緯度地帯に存在している物体と比べれば、地球の自転速度による時間の遅れが無い分だけ、時間が僅かだけ早く進む事になります。
　因みに、地球の自転速度が最も早くなる赤道上においても、その速度は毎秒465m程度ですが、地球が太陽の周りを公転する平均速度は毎秒29.78kmもあります。
　又、速度による時間の遅れは特殊相対性理論から導かれる現象なのですが、時間の遅れには、それ以外にも、一般相対性理論から導かれる、重力が強い所ほど時間の進み方が遅くなる、という現象も存在します。
　そのため、地上では、地球の重力が存在している事により、地球から遠く離れた場所よりも、時間の進み方が遅くなっています。

　ですから、宇宙船に乗って、地球の引力が非常に弱くなる場所まで移動した上で、地球の公転速度を打ち消す方向に毎秒29.78kmまで加速してから、太陽の引力で速度が上がらない様にするために、太陽に向かってロケットを噴射して、その場所において宇宙船に加わる太陽の引力を丁度相殺する様にすれば、ほぼ静止した状態となる上に、地球の重力による時間の遅れも、最小限にする事が出来ますから、地球の自転と同速度で逆回転た場合よりも、時間の流れを速くする事が出来るかと思います。

お礼

kagakusukiさん
回答ありがとうございます。

具体的な例・参考アドレスを踏まえ、噛み砕いて説明して頂き大変参考になりました。
実際に自転に大して逆回転・正回転での時間差も測っていたんですね。

また、緯度によって時間の流れに差異があるということにも驚きました。
確かに赤道が最も速く、極点では遅くなりますね。
（実感することは難しいと思いますが…）

本当に勉強になりました。

他の皆様も回答をいただけましたが、この回答をベストアンサーにさせていただきます。

回答No.3

foomufoomu

特殊相対論の基本ですが、特殊相対論でおきる奇妙な現象は、すべて
１．観測者と被観測者がいる。
２．観測者と被観測者との間に相対速度がある。（異なる速度で動いている）
３．観測者から被観測者を見たときに、被観測者側にそのような現象が起きていると観測される。
というものです。
観測者が自分を観測しても（相対速度がないので）、自分自身の時間が遅れているとは認識できません。

＞「物体の時間の流れを速くさせる」為には、具体的にはどの様な方法があるのでしょうか。
特殊相対論では t'=√(1-(v/c)^2)*t ですから結果を 1*t 以上にしようとすると虚数の相対速度で運動しなければならないことになります。どんな速度なのか想像もつきません。

お礼

foomufoomuさん。
回答ありがとうございます。

”相対”とある通り、この理論には必ず二人以上の存在が
あるということですね。

また、特殊相対性理論では時間を加速するための運動を想像できない、または概念が存在しない、と理解しました。

勉強になりました。

回答No.2

k_kota

＞「物体は光速に近づくほど時間の流れが遅くなる」

基本的には事実です。
これに基づいて人工衛星の時間とか調整されているとかだった気がします。

少なくとも実験上そう見えるので、そういう解釈がわかり易いのは間違いないです。

遅くする方法は基本的にないですけど、自分以外の物質を高速移動させれば同じ事だとは思います。

お礼

k_kotaさん。
回答ありがとうございます。

たしかに人工衛星は超高速で動いているため、理論が正しいならば
時間の調整が必要となりますね。
実際の機械でそういった調整をしていることを知りませせんでした…。

あと、直接自分自身に何かをするわけでなく、周りのものを高速移動させるという観点はありませんでした。。。
そういう考え方なら確かに加速についても簡単に考えられますね。