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ニュートリノに関する質問
- ニュートリノを使ったタイムマシンの可能性について考えています。
- タイムマシンの実現は難しいと考えていますが、若返りマシンの可能性も考えられます。
- ニュートリノが現代に存在していること自体が謎であり、過去には行けない可能性もあります。
- magicalrec0rd
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- 物理学
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最初に御断わりしておきますが、超光速粒子によって可能となるタイムマシンは、人や物を過去や未来に送り込むという働きをするものではなく、「超光速粒子を使った信号を、未来から過去に向かって送る事で、未来の情報を過去の世界で受け取る事が出来る様にする」というものです。 尚、以下の話には、もしかしますと見落としや計算ミスが含まれているかも知れませんので、「超光速粒子によるタイムマシンとは、概ね以下の様な原理に基づく話である」という事さえ御理解頂ければ充分で、細部に関してまでは鵜呑みにされない様に願います。 例えば、宇宙空間を一定速度で直進する2隻の宇宙船が、光速の80％の相対速度で擦れ違ったとします。 ローレンツ変換という特殊相対性理論的な効果により、運動する物体は、時間の進み方が遅くなる事が判っています。 【参考URL】 時間の遅れ - Wikipedia http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%99%82%E9%96%93%E3%81%AE%E9%81%85%E3%82%8C ローレンツ変換 - Wikipedia http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AD%E3%83%BC%E3%83%AC%E3%83%B3%E3%83%84%E5%A4%89%E6%8F%9B 双子のパラドックス - Wikipedia http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%8C%E5%AD%90%E3%81%AE%E3%83%91%E3%83%A9%E3%83%89%E3%83%83%E3%82%AF%E3%82%B9 片方の宇宙船（これを宇宙船Aと呼ぶことにします）から見て、もう一方の宇宙船（こちらを宇宙船Bと呼ぶことにします）は、光速の80％の速度で運動をしていますから、宇宙船Aから見ますと、宇宙船Bの時間の進み方は、遅くなっている事になります。 この場合、 「宇宙船Aから見た宇宙船Bの時間の進む速さ」/「宇宙船Aから見た宇宙船Aの時間の進む速さ」＝√(1－(0.8c÷c)^2)＝√(1－0.64)＝√(0.36)＝0.6 （c：光速） という計算により、宇宙船Aから見ますと、宇宙船Bの時間の進む速さは、宇宙船Aの時間の進む速さの60％という、ゆっくりとしたものとなっている事が判ります。 逆に、宇宙船Bの方から見た場合、宇宙船Aの方が光速の80％の速度で運動をしている事になりますから、宇宙船Bから見ますと、宇宙船Aの時間の進む速さは、宇宙船Bの時間の進む速さの60％という、ゆっくりとしたものとなっている、という事になります。 さて、擦れ違ってから宇宙船Aの時間で1年経った時、宇宙船Aから宇宙船Bに向けて、光速の2.4倍の速度で進む粒子を使って、通信信号を送ったとします。 擦れ違ってから1年経っているのですから、その時点での2隻の宇宙船の間の距離は、 0.8c×1年＝0.8光年 だけ離れている事になります。 信号の進む速度は、宇宙船Aから見た宇宙船Bの速度よりも、 2.4c－0.8c＝1.6c だけ速いため、宇宙船Bと信号の間隔は、宇宙船Aの時間で測って、1年あたり1.6光年ずつ縮んで行きますから、信号が宇宙船Bに追いつくまでに要する時間は、 0.8光年÷1.6c＝0.5年 となり、宇宙船Aが信号を送った半年後、即ち、2隻が擦れ違ってから（宇宙船Aの時間で測って）1.5年後に、宇宙船Bに通信が届く事になります。 宇宙船Bに通信が届くのは、宇宙船Aの時間では1.5年後ですが、宇宙船Aから見た宇宙船Bの時間の進み方は遅くなっているため、宇宙船Bが通信を受け取った時点では、宇宙船Aから見た宇宙船Bの時間は 1.5年×0.6＝0.9年 しか経っていない事になります。 つまり、宇宙船Bは擦れ違ってから（宇宙船Bの時間で測って）0.9年後に、「擦れ違ってから1年後の宇宙船Aの情報」を得る事が出来る訳です。 そして、宇宙船Bは送られてきた情報を、やはり光速の2.4倍の速度で進む通信信号によって、直ぐに宇宙船Aに送り返したとします。 擦れ違ってから0.9年後という事は、2隻の距離は 0.8c×0.9年＝0.72光年 だけ離れている事になりますから、送り返した通信を、宇宙船Aは「宇宙船Bが信号を送り返してから」（宇宙船Bの時間で測って） 0.72÷1.6c＝0.45年 だけ後になってから受け取る事になります。 宇宙船Bが信号を送り返したのは、宇宙船Bの時間で測って、擦れ違ってから0.9年後なのですから、宇宙船Aが送り返した通信を受け取るのは、擦れ違ってから（宇宙船Bの時間で測って） 0.9年＋0.45年＝1.35年 だけ後という事になりますが、宇宙船Bから見た宇宙船Aの時間の進み方は遅くなっているため、宇宙船Aが送り返されて来た通信を受け取った時点では、宇宙船Bから見た宇宙船Bの時間は 1.35年×0.6＝0.81年 しか経っていない事になります。 その結果、宇宙船Aが通信を送ったのは2隻が擦れ違ってから1年後であるにも関わらず、送り返されて来た通信を受け取るのは0.81年後という事になります。 つまり、宇宙船Aは宇宙船Bに中継してもらう事により、 1年－0.81年＝0.19年 だけ未来の情報を得る事が出来る訳です。 尚、この方式のタイムマシンは、信号のやり取りを行う双方の相対速度が充分に速く、且つ、信号の進む速度が光速を超えていれば成り立つものですから、別に宇宙船同士である必要は無く、例えば、宇宙船Aの代わりに、地球から信号を発する事にして、宇宙船Bを地球から打ち上げる様にすれば、地球に居ながら、地球の未来の情報を得る事が出来る訳です。 但し、より先の未来からの信号を受け取るためには、双方の相対速度と距離、それに信号の進む速度を、より大きなものとしなければなりません。 今回の情報では、ニュートリノは光速に対して、僅か0.0025％程度しか速くはないそうですから、タイムマシンとして成り立たせるためには、宇宙船Bの速度を光速の99.9999999687508％以上にする必要があると思います。 【参考URL】 東京海洋大学附属図書館 > 東京海洋大学研究報告 > 第6号 > タイムトラベルの哲学 Philosophy of Time Travel http://lib.s.kaiyodai.ac.jp/library/kiyou/tkh06/p67.pdf
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- kagakusuki
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回答番号ANo.3、4、6です。 >地球で言う速度が範囲内の距離と時間の平均という事で宇宙には範囲の始点になる場所がないからということでしょうか。 地球上も含めて、宇宙の何処においても、速度は相対速度でしか表す事は出来ません。 速度とは、基準との間の位置関係の、単位時間当たりの変化量です。 質問者様の言われる「範囲の始点」とは何の事なのかは判りませんが、速度が相対速度でしか表せない理由は、宇宙には、位置関係や方角を決めるための絶対的な基準、等というものは存在しないためです。 >川の上流に上っている途中にまた下りの方向に戻れば時間を遡れるということでしょうか 川ではなく、時間の流れが逆流して流れている場所です。 実際にその様ものが存在しているとすれば、その中に入って、充分な時間が経過してから、そこを出れば、時間を遡る事が可能だと考えられています。 >それとも見えるだけで実際には時間を遡ることはできないのでしょうか もしも、逆流する時間の流れというものが実在して、且つ、その流れの中に出入りする事が出来た場合には、実際に時間を遡る事が出来ると思います。 但し、その様な逆流する時間の流れ等というものが、（色々なアイデアは提案されているものの）存在する事が本当に可能か否かも判ってはいませんし、例え存在する事が可能だとしても、その中を通過する事が可能か否かも判ってはいません。
お礼
回答ありがとうございます。 定期試験があってお礼が遅れてしまってすみません。 速度についてよく分かりました。 詳しく教えていただきありがとうございました。 時間の流れが発見されたら是非見てみたいですね。 長い質問に何度も答えていただきありがとうございました。
- SPROCKETER
- ベストアンサー率26% (2125/7982)
ミューニュートリノが光速度を超えていた発見ですが、氷山の一角だろうと思います。これから数多くのタキオン粒子が発見されて、量子論が大きく変わるのではないでしょうか。 もっとも、超光速粒子が実験で発見出来なかった時代が長年に渡って続いて来たのに、なぜ、今になって急に発見が相次いでいるのかという疑問もあります。 ニュートリノのようなレプトンにタキオンが含まれているのであれば、過去に発見があっても不思議ではないはずですが、一例も見つかっていないのは技術面だけの問題でしょうか。 大昔に聞いた話ですが、米国の核実験場で核爆発を起こした後、精密時計が爆心地と遠く離れた場所では一致しないという話を聞いた事があります。核爆発を起こすと時間が逆戻りするのではないかという学説まで出ていましたが、結局、未解決に終わっていたようです。 ミューニュートリノが光速度を超える発見があった後で考えてみると、核爆発時に大量のミューニュートリノが外界に放出されて時間が逆行する現象が起こっていたのであれば説明出来そうですが、そうだとすると、ミューニュートリノを高密度に大量に放出するビームを作り出せれば、タイムマシンが可能なのかもしれません。 そうだとすると、核実験が続いていた昔にタイムマシンが実現していた可能性も考えられるわけで、相対性理論で光を基準に考えられていた時空が、ミューニュートリノが大量に存在する場合はミューニュートリノを基準にした時空に置き換わるのではないかと考える事も出来るように思います。 つまり、時間というのは光を浴びている時は過去から未来へ流れていて、ミューニュートリノを浴びていると未来から過去に流れるのかもしれません。 そうだとすると、ビッグバンが起こった時にも、宇宙はニュートリノが大量に満ちた段階で時間が逆行してから、再び膨張に転じたとも考えられ、タイムマシンは、すでに実現している技術なのかもしれません。
お礼
回答ありがとうございます。 定期試験の勉強等でお礼が遅れてしまってすみません。 核実験の話は知りませんでした。 ニュートリノを基準にするとその後に出てくるかもしれない光より速い物質1つ1つを基準にした理論を考えなければいけないと思うので物理学者は忙しくなりそうですね。 ビッグバンの考えもとても面白いと思います。 回答ありがとうございました
お礼、ありがとうございます。#5他です。 >紙などはタージオンに分類されると思うので飛ばせるならタキオンかルクソンになると思いますが 過去への通信ですね。 主に言われているのは、前に説明しました通り、タキオンです。無限大より速い、つまり、到達所要時間がマイナスになるくらい速いタキオンを使えばいいわけです。 仮に、1光年先にタキオンを反射できる、あるいは、タキオン通信を受信して地球に同じ速度・同じ内容ののタキオン通信を送り返せるタキオン通信衛星があれば、地球にいて、地球の過去へ通信を送れます。過去基準で言えば、未来から通信が来るわけです。 実は、既に19世紀に電波、つまりルクソンで過去へ通信できる可能性を、電磁気学が理論的に示していました。先進波といいます。電波、つまり電磁波であり光はある範囲の波長の電磁波なのですが、非相対論的な古典的電磁気学で、理論的に全く矛盾なく、過去へ進む電磁波の存在を示す式が導出できます。おそらく、今のたいていの大学レベルで磁気学の教科書には書いてあるはずです。 先進波の式が示すところによれば、普通の電磁波は秒速30万kmで時間的には未来へ進みますが（発信より後に受信）、先進波は、秒速30万kmであることは同じでも過去に向かって進みます（発信より前に受信）。 もちろん、19世紀にその式が分かってからも、観測されたことはなく、式だけのものだろうといわれています。物理学者の中には、もっと理由を付けてそれが存在しないという人もいます。 我々はタージオンでできています。ルクソンは光以外に発見されていません。超光速ニュートリノについては、タキオンかどうか確認が取れていません（否定的な傍証は既にあります）。 もしタキオンが存在するのだとしても、素粒子物理学を見る限り、我々タージオンは、タキオンにもルクソンにも変われそうにありません。ですので、通信くらいですね、過去へ干渉するのは。 まあ、我々がタキオンに変われたら、未解決のことが分かるんですけどね。たとえば、タキオンは超光速で移動しますが、タキオン自身の時間というのがどうなっているかが、相対論でも分かっていません。特殊相対論から導けたのは、タキオンを外から見た場合だけです。その内部については説明できていませんし、特殊相対論の拡張理論とも言える一般相対論でも分かりません。 もし、タキオンになって、タージオンの世界を見たらどうなるか、さっぱり分かっていないのです。できない相談とはいえ、タキオンになって、眺めてみるしかなさそうです。
お礼
返信ありがとうございます。 定期試験があってお礼が遅くなってしまってすみません。 情報なら十分タイムマシンが可能という事が分かって嬉しいです。 もしニュートリノがタキオンに分類される事があってもタキオンの受信機が無い時代には情報は送れないんですよね。 死ぬまでにタイムマシンができるといいですね。 長い何度も回答していただいてありがとうございました。
- kagakusuki
- ベストアンサー率51% (2610/5101)
回答番号ANo.3、4、6です。 >空間の膨張とタイムトラベラーの所が良く分かりませんでした。 >例を挙げることが可能でしたら添えて説明していただけると助かります。 タイムトラベラーに関してはANo.6で述べましたので、空間の膨張に関する例を挙げさせて頂きます。 風船の表面に複数の蟻がくっついている処を想像してみて下さい。 この風船に空気を入れて、膨らませて行くと、蟻自身は動かずにいたとしても、ある蟻とそれとは別の蟻の間にあるゴムが伸びて行くため、蟻同士の距離は次第に離れて行く事になります。 例えば、風船が１秒毎に大きさが２倍になって行くとします。 すると、最初は10cm離れていた蟻同士の間では、1秒後には20cm離れている事になりますから、平均速度は10cm/sという事になります。 一方、最初、1cm離れていた蟻同士の間では、1秒後には2cm離れている事になりますから、平均速度は1cm/sという事になります。 この様に、距離が遠い蟻ほど、速い速度で離れて行き、直ぐ近くにいる蟻同士は、離れて行く速度が遅い事が解ります。 宇宙の膨張もこれと似た様なもので、 >宇宙が光より速く広がった というのは、ある程度距離が離れている領域同士が、光速以上で離れて行ったという事であり、直ぐ近くの領域同士では、離れて行く速度は光速よりも遅かった訳です。 そして、光速以上で離れて行く2つの領域の、各々に存在してる粒子同士の距離が離れて行く速度は、光速を超えていたとしても、狭い範囲に存在する粒子同士では、その領域内に存在するどの粒子同士を比べても、相対速度は光速以下に過ぎませんから、粒子が過去に行く事もない訳です。
お礼
お礼が遅れてすみません。 風船の説明でなんとか分かった気がします。
- kagakusuki
- ベストアンサー率51% (2610/5101)
回答番号ANo.3、4です。 >2隻の船は擦れ違ったのですよね。 >その場合片方からの相対速度は1.6光年になるのではないでしょうか 光年は速度の単位ではなく、距離の単位ですから、「相対速度は1.6光年」では意味不明の言葉になってしまいます。 ANo.3においては、双方の船が光速の８０％の速度で直進していて擦れ違った訳ではありません。 宇宙には絶対的な基準となる、静止した基準点というものは存在しないため、速度を表す際には必ず「○○に対して□□の速度」という形でしか速度を表現出来ないのです。 ですからこの場合の「光速の80％の相対速度」とは、あくまでも「宇宙船Aから見た場合には、宇宙船Bが光速の80％の速度で移動している様に見え、宇宙船Bから見た場合には、宇宙船Aが光速の80％の速度で移動している様に見えている」という事を言い表しているのに過ぎず、 地球から見た場合には、 宇宙船Aが光速の40％の速度、宇宙船Bが光速の40％の速度で、お互いに逆方向に移動している様に見えるのかも知れませんし、 宇宙船Aが光速の70％の速度、宇宙船Bが光速の10％の速度で、お互いに逆方向に移動している様に見えるのかも知れませんし、 宇宙船Aが光速の10％の速度、宇宙船Bが光速の70％の速度で、お互いに逆方向に移動している様に見えるのかも知れませんし、 宇宙船Aが静止していて、宇宙船Bが光速の80％の速度で、移動している様に見えるのかも知れませんし、 宇宙船Bが静止していて、宇宙船Aが光速の80％の速度で、移動している様に見えるのかも知れませんし、 宇宙船Aが光速の90％の速度、宇宙船Bが光速の10％の速度で、お互いに同じ方向に移動している様に見えるのかも知れませんし、 宇宙船Aが光速の10％の速度、宇宙船Bが光速の90％の速度で、お互いに同じ方向に移動している様に見えるのかも知れません。 又、地球から見た場合には、宇宙船Aが静止していて、宇宙船Bが光速の80％の速度で、移動している様に見える場合でも、地球から見て、宇宙船Bと同じ方向に、光速の10％の速度で移動している星から眺めれば、宇宙船Aが光速の10％の速度、宇宙船Bが光速の70％の速度で、お互いに逆方向に移動している様に見える事になります。 この様に、見る立場によって個々の物体の速度と移動方向は、幾らでも変わってしまいますから、速度を言い表す場合には、相対速度で表現するしかなく、「光速の80％の相対速度」というのは、片方からもう一方の方を見た場合の速度であり、地球やその他の天体から見た場合の、宇宙船Aや宇宙船Bの速度は、この話の場合には関係ありません。 尚、実際には、移動する速度に対しても、ローレンツ変換の影響がありますから、相対速度を単純に足したり引いたりは出来ないのですが、話を判り易くするために、あえて相対速度を単純に足し引きしております。 >宇宙船Aから見た宇宙船Bの時間が遅くなるとゆうのは宇宙船Aも同じ速度で移動しているので経過する時間は同じなのではないでしょうか。 いいえ違います。 先述の通り、宇宙には絶対的な基準というものが存在しませんから、宇宙船Aと宇宙船Bが「たまたま同じ速度で逆方向に移動して見える」のは、「宇宙船Aから見て、宇宙船Bと同じ方向に、宇宙船Bの半分の速度で移動」してい.る様に見え、「宇宙Bから見て、宇宙船Aと同じ方向に、宇宙船Bの半分の速度で移動」してい.る様に見える物体から眺めた場合だけです。 その他の速度や方向に移動している物体から眺めた場合には、2隻の宇宙船の速度は同じには見えません。 ですから、相対速度が0である場合以外では、2隻の宇宙船の速度が同じとは言えませんし、他の立場から見て宇宙船の速度が同じであるかどうかは、この話には関係ありません。 あくまでも、片方からもう一方を眺めた場合に、「どの様な速度で移動している様に見えるのか」、「どの様に時間が流れている様に見えるのか」という事が問題となります。 宇宙船Aから見ると「宇宙船Aが静止していて、宇宙船Bが光速の80％の速度で移動している」様に見えますし、逆に宇宙船Bから見ると「宇宙船Bが静止していて、宇宙船Aが光速の80％の速度で移動している」様に見えますから、宇宙船Aから見た場合と、宇宙船Bから見た場合では、各々の宇宙船の速度は異なって見えます。 そのため、 宇宙船Aから見た場合の「宇宙船Aの時間が流れる速度」と、宇宙船Bから見た場合の「宇宙船Aの時間が流れる速度」は同じではありませんし、 宇宙船Aから見た場合の「宇宙船Bの時間が流れる速度」と、宇宙船Bから見た場合の「宇宙船Bの時間が流れる速度」も同じではありません。 この様に、常識とは異なり、見る立場によって、同じものを見ても異なって見えるのが、相対性理論の特徴の一つです。 >タイムトラベラーを見る周囲とは現在の周囲でしょうか。 現在とは限りません。 普通の時間が流れている場所の、未来、現在、過去の、各々の時点での周囲です。 現在は無論のこと、過ぎ去った過去も、未だ起きていない未来も、我々が認識出来ないだけで、常に存在しているものと考えて下さい。 例えば、川の流れを想像してみて下さい。 川の水は下流に向かって流れて行きますが、河口から10km離れた場所にあった水が、下流に流れて行ったとしても、河口から10kmの位置から、川が消えて行く訳ではありませんし、河口から10km離れた場所にあった水が、河口から5kmの位置に到達していないからと言って、河口から5kmの場所には川が未だ出来ていない、という訳でもありません。 タイムマシンに関わる話をする場合には、上記の川の話と同様に、過去・現在・未来は変化する事無く存在していて、我々の意識が、川の水の様に未来へ向かって流れて行くと考えた方が、理解し易くなります。 そして、過去に向かうタイムマシンとは、川の中に、一部逆流する流れが出来ている様なもので、タイムトラベラーはその逆流する時間の流れに入って流されて行くようなものです。 例えば、下降に向かう普通の流れに流されて、河口から5km地点に到達した処で逆流する流れに入り、河口から10km地点まで流された処で逆流する流れから脱出すれば、上流に遡る事が出来ます。 逆向きの流れに流されて行く際には、河口から5km地点、6km地点、7km地点、8km地点、9km地点、10km地点、という順番で、川の下流の風景から始まって、次第に川の上流の方の風景を見る事になります。 これと同じように、過去へ向かうタイムトラベラーも、最初に現在が見えて、タイムマシンで過去へ進むに従って、録画映像の逆再生を見る様に周囲の時間が次第に過去に戻って行く様に見える筈です。 その他の疑問に対しては、また後で回答させて頂きます。
お礼
回答ありがとうございます 地球で言う速度が範囲内の距離と時間の平均という事で宇宙には範囲の始点になる場所がないからということでしょうか。 川の上流に上っている途中にまた下りの方向に戻れば時間を遡れるということでしょうか それとも見えるだけで実際には時間を遡ることはできないのでしょうか
お礼、ありがとうございます。#1です。 >そこで質問なのですが膨張してすぐの空間には当然なにも無いわけですよね。 仰ることがよく理解できていなくて申し訳ないのですが、現在膨張中の空間では、ご質問の意味が分かりません。もし、現在のことでしたら、まことに恐縮ですが、補足あるいは別の言い方で再質問をお願いいたします。 もし、宇宙の始まりのことをお考えでしたら、よくある分かりやすい説明の罠にはまっているのではないかと思います。もちろん、よくある説明「一点から爆発的に膨張が始まった」は、分かりやすさと正確さのバランスが取れたものではあります。 しかし、そこからこのご質問のようなことを考える場合には、逆に足をすくいかねない面もあります。 我々は、その「一点」の内部にいたわけです。その一点を外から見たら、確かに一点かもしれません（その「外」が何かは不明ですが）。しかし、我々（の元となったもの）からすれば、生まれたときから無限大の大きさなのです。そして、直後はエネルギーが無限大の密度で詰まっています。 これは、ビッグバン説の説明ですが、有力になってきているインフレーション説では、生まれたときには何もなくて、非常に短い時間の後、重力と言うマイナスのエネルギーと、物質というプラスのエネルギーに分離したということになります。この場合でも、一点の内部から言えば、最初から無限の大きさです。 >その場合今までの空間にあった物質はどうなるのでしょうか。 ビッグバン説では、エネルギーで満ちていたのが、一部は物質化し、それでも光で満ちすぎていて見通しすらできなかったのが、やがて膨張が充分進んでエネルギー密度が下がり、見通しが利くようになりました。これを「宇宙の晴れ上がり」と言います。 インフレーション説でも、重力とエネルギーの分離後は、ビッグバン説と同じです。超初期では、何もないところに、少しの時間の後、突然にエネルギーと重力が現れた、ということになります。 >何かの力が加わらなければ移動することは無いと思うのですがそうすると空間が広がり続け物質はその場に留まっているのでしょうか。 ビッグバン説では、最初の勢いだけですから、膨張速度は減少していきます。減速膨張と言います。 インフレーション説では、少なくとも、エネルギーと重力が生まれ続けている間は、膨張速度が上がって行きます。これを、加速膨張と言います。 加速膨張は、アインシュタインの重力方程式で説明されます。最初の基本的な重力方程式には、重力しかありませんでした。 それでは宇宙が重力で物質が引き合うだけになってしまい、有限の時間でつぶれてしまうことから、アインシュタインは重力方程式に欠陥があると考え、宇宙項と呼ばれる項を、基本的な重力方程式に付け加えました。当時、宇宙は永遠の昔から静的、つまり膨張も何もないはずと考えられていました。 宇宙項は斥力を表し、基本的な重力方程式の重力と釣り合うはずでした。後に、宇宙の膨張が判明したとき、アインシュタインは、余計なことをしたと後悔したと伝えられています。 しかし、加速膨張が宇宙論で必要とされ、再び宇宙項の重要性が認識されました。現在の宇宙は加速膨張の可能性が指摘され、さらに宇宙項の重要性が高まっています。 前に書き忘れましたが、タキオンは特殊相対論から予想された超光速粒子・物質です。特殊相対論に一切、抵触しません（当たり前ですね、特殊相対論を使って、理論的に予想したのですから）。特殊相対論は、超光速を禁止していないのです。 特殊相対論が禁止しているのは、光速のものが速度変化すること、光速未満の速度のものが光速や超光速になること、超光速のものが光速や光速未満になることです。
お礼
お礼が遅れてすみません。 宇宙の広がりには2つの説があるのですね 前回聞き忘れたのですが通信とはどういったものなのでしょうか 紙などはタージオンに分類されると思うので飛ばせるならタキオンかルクソンになると思いますが その2つで情報を伝えたりすることは可能なのでしょうか。 回答ありがとうございました。
- kagakusuki
- ベストアンサー率51% (2610/5101)
>しかしそれでは宇宙が生まれた際に宇宙は光速の何倍もの速さで広がっていったとゆう事が理解できません。 宇宙が膨張する際には、空間自体の広さが大きくなって行きます。 その際の速度とは、離れた場所にある2点間の間の距離が、（2点の間にある空間が膨張する事により）時間とともに長くなって行く速度という事であり、接触出来る様な距離にある粒子同士の相対速度は、光速を超えていた訳ではありません。 少々語弊のある表現ですが、周囲の空間に対する速度は、光速度以下の粒子ばかりだったのです。 粒子の速度が光速度以下なのですから、 >その物質(ダークマター、ダークエネルギー)の時間は逆に進み過去の世界(前宇宙)に行く という事もなかったのです。 >ダークエネルギー等が瞬間的に移動したことにより大量のエネルギーが収縮されブラックホールになったと考えられるのでしょうか。 ダークエネルギーの正体が何であるのかは現在の処、判明してはいませんが、時空を膨張させる性質があるエネルギーなのですから、収縮する事は無いと思われます。 ブラックホールが出来るためには、周囲と比べて重力場が極端に強くなる必要がありますから、ブラックホールとなる前に、まずは密度が高い領域が生じて、その領域に含まれている物質が、自らの重力等によって収縮する必要があります。 粒子のエネルギーは０ではありませんから、収縮する事により圧縮されると、圧力が上昇します。 圧力は膨張しようとする方向に働きますから、圧力が増加して行き、自らの重力と拮抗すれば、それ以上収縮する事は無くなり、ブラックホールとはなりません。 しかし、通常の物質のガスは圧縮されると温度が上昇します。 温度が上昇すれば、物質は電磁波を放出する様になります。 電磁波を放出すれば、エネルギーが放出されて、温度が下がります。 そして、温度が下がれば、ガスの圧力は低下しますから、更に収縮を続ける事が出来る様になります。 こうして、ガスが収縮を続ける事で、ガスから恒星が生じる様になり、その恒星の中でも特に重いものが寿命を終えた際に、ブラックホールが出来る訳です。 銀河の中心にある巨大ブラックホールは、こうして出来たブラックホールが周囲の物質を吸収したり、他のブラックホールと合体する事等により、大きくなったものです。 処が、ダークマターは電磁波を放出しませんので、こうした機構によって温度が下がる事はありません。 そのため、ダークマター自体が収縮してブラックホールになる事は無いと思います。（既に存在しているブラックホールにダークマターが吸い込まれて、ブラックホールの一部となる事はあると思いますが、その量はダークマターの総量からすれば僅かなものです） >宇宙が光より速く広がったのに過去に行っていないとゆうことは物質は光速を超えても過去には行かないとゆうことになるのではないでしょうか。 そもそも、通常の物質が光速を超える事はありません。 >また過去にいくとゆうことは体感的に自分の時間ではなく周りの時間が過去に進むとゆうことになると思います。 もし、人間等の物体を過去に送る事が出来るタイムマシンが存在するならば、そうなります。 >それではたとえ原子1つ1つが過去に進んでも結局は過去の原子に戻るだけで時間をさかのぼることはできないのではないでしょうか。 >つまりタイムマシンではなく若返りマシンができるのではないでしょうか。 その考え方は逆です。 タイムマシンで過去へ行く人間と、普通の時間を生きている人間とでは、異なる時間の流れに身を置いているというだけの話です。 確かに、タイムマシンで過去へ移動した人間を周囲から見れば、若返った様に見えますが、実際にはタイムトラベラーが若返った訳ではなく、後の時代において、タイムトラベラーの過去を見ているのに過ぎません。 若い頃のタイムトラベラーは、タイムトラベラーの未来の姿では無く、過去の姿なのです。 >そもそもが、ニュートリノが現代にある事が謎です。現代にあるとゆうことは過去にいっていない。 >もしくは光速を0としてそれより速い分の時間過去に戻ったと考えるのでしょうか。 ニュートリノが超光速粒子であるか否かという事は、まだはっきりとは判っていませんから、ニュートリノは、やはり超光速粒子ではないという可能せいもありますので、その事について疑問に思われる必要は、未だないと思います。 もし、過去に戻る粒子があるとしても、それは前述のタイムトラベーラーが見かけ上は若返って行く様に見える話と同じ事で、過去へ戻って行く途中で、通常の時間を生きている我々と、現在において擦れ違った瞬間を見ているだけです。
お礼
回答ありがとうございました。 空間の膨張とタイムトラベラーの所が良く分かりませんでした。 例を挙げることが可能でしたら添えて説明していただけると助かります。 タイムトラベラーを見る周囲とは現在の周囲でしょうか。
- tac351115
- ベストアンサー率66% (109/164)
>タイムマシンとは光速で移動する物質の時間を0として物質を光速に近づけるにつれてその物質の時間が遅くなり、高速を超えると時間が逆に進み過去にいけるとゆう解釈であっているでしょうか。 そういうことです。光速に近づけるにつれてその物質の時間が遅くなることは実験によって検証されています。しかし、「高速を超えると時間が逆に進み過去にいける」というのは仮説であって検証されていません。しかも、相対性理論が超光速に適用できると照明されていないのに、誰かが超光速まで拡張解釈した仮説です。 少し考えてみてください。例のニュートリノが仮に光速を超えていたと仮定しましょう。時間を逆行したのなら、検出されたニュートリノは未来からやってきたものでしょうか？そんなことはありません、明らかにニュートリノを発射したのは過去ですよね？ SFのようなタイムマシンは超光速でも簡単には実現しそうにないですね。 ただし、超光速が実現できれば過去を見ることは可能です。 例えば、光の２倍の速度で地球から100年間遠ざかれば、そこは200光年先なので100年前の地球が観測できます。理論的にはどんどん遠ざかれば無限に過去の観測ができます。
お礼
回答ありがとうございます。 相対性理論では超光速は説明できないのですね まだ相対性理論は習っていないので勉強になりました。 光の2倍の速さでの理論とても面白いです。 それが可能なら恐竜が絶滅した際に隕石が落ちたのか等の検証ができそうですね。 かなりの精度の望遠鏡が必要になると思いますが。
答えたいところだけ、つまみ食いします。ごめんなさい、項目が膨大過ぎるので。 まあニュートリノが光速を超える速度ならタイムマシンができる、というのは過去への通信を意味しています。光速を超える速度で移動できる物質（素粒子と言い換えても可）はタキオンと呼ばれます。 我々人間を含め、普通の物質はタージオンと呼ばれます。ちなみに、光速度で移動するものが、ルクソンまたはルクシオンです。ルクソンは、現状では光（電磁波）しか知られていません。タキオンは未発見です（今回のニュートリノについては、結論がでていない）。 相対論はルクソンは、特別で、どんな速度のタージオンが観測しても、一定の速度（秒速30万km）だと言っています。 我々はタージオンですので、ルクソンにも、タキオンになれません。我々自身が過去を訪問することは、タキオンが実在しても不可能です。 しかし、タキオンは過去へ行くことができます。手っ取り早い説明をすると、どんな距離でも所要時間ゼロの無限大の速さより速くなれる、つまり、ある距離の移動の所要時間がマイナスになることができます。つまり、過去へ行けるわけです。我々はタキオンになれないけど、タキオンが通信に使えたら、未来からの通信を受け取ることが可能なわけです。 これを踏まえた上で、もし少しでも光速度を超えるスピードのタキオンがあれば、工夫すれば過去へ通信を送ることができます。そう特殊相対論は言っています。まあ、亜光速で移動するタキオン用の通信衛星（これはタージオンで作る）みたいなものを使うんですけど。 宇宙の膨張での超光速は、今も続いていますよ。宇宙は膨張しています。だから遠いところにある天体ほど、速く遠ざかっています。どんどん、遠くを考えると、ついには光速度で天体は遠ざかります。さらに遠くの天体は超光速で遠ざかっています。 これは、空間が膨張しているのであって、こちらからの立場でその天体が超光速で遠ざかっていても、その天体にしてみれば周りの空間に対して動いてはいません。 特殊相対論で、（タージオンが）光速度を超えられないのは、静的な空間、つまり膨張する空間を考慮しない場合の話です。空間自体が速度を持つことについて、何も言ってないし、当然、何も禁止していません。ですので、宇宙の膨張による超光速は何も既存の物理学に反していないのです。
お礼
回答ありがとうございます。 空間が光速を超えることは問題ないのですね。 そこで質問なのですが膨張してすぐの空間には当然なにも無いわけですよね。 その場合今までの空間にあった物質はどうなるのでしょうか。 何かの力が加わらなければ移動することは無いと思うのですがそうすると空間が広がり続け物質はその場に留まっているのでしょうか。
お礼
回答ありがとうございます。 2隻の船は擦れ違ったのですよね。 その場合片方からの相対速度は1.6光年になるのではないでしょうか 距離が0.8光年だとして追いつくのに必要な時間(0.5年)とは宇宙船Bが移動していない場合に限るのではないでしょうか。信号が進んでいる0.5年の間に宇宙船Bは0.4光年進んでいるはずですよね。 それとも信号の速さが速いので信号の経つ時間が遅くなりその結果とゆうことでしょうか。 宇宙船Aから見た宇宙船Bの時間が遅くなるとゆうのは宇宙船Aも同じ速度で移動しているので経過する時間は同じなのではないでしょうか。 まだ相対性理論を学校で習っていないので理解していない分質問が多くてすみません。 暇な時に気づいていただけたら回答していただけるとありがたいです。