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時間は光速と同じ？？？
「光速に近づくと時間の進み方は遅くなり、光速に達すると時間は止まると」と、聞いたような、 「そして光速を超えると時間は過去に向かうと」・・・・・理論上はそうなるのでしょうか？ そうなら、時間の進む速さ（？）は、光速と同じ速さなのでしょうか？ たわいのないことを考えてしまいましたが、ご教示お願いします。
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先ず「（理論値の）光の速度は一定のようだ」という事実があり、それを説明するのに出来たのが一般相対性理論です。 たとえば、スイッチを入れて電球が点くという場面を考えます。細かく見るとスイッチを入れたときに０Ｖ→１００Ｖの変化がスイッチの位置の電線におこり、それが”光の速さ”で電線を伝わり、電球の位置の電線が０Ｖ→１００Ｖの変化をしたときに電球が点く、となります。 この電線の”光の速さ”で伝わる０Ｖ→１００Ｖの変化が、観測者によらずに同じ”光の速さ”であることが大変なことなのです。 もし、スイッチ－電線－電球、がかなり速い速度で電球の方向に移動していたとすると、スイッチから出た０Ｖ→１００Ｖの変化が電球のところまで来たときには、すでに電球は動いてもう少し先のところまで行っていることになります。つまりスイッチから出た０Ｖ→１００Ｖの変化が電球に届くまでに、もう少し長い時間が必要となります。スイッチ－電線－電球、の動く速度が早くなるほど、電球が点くまでの時間は長くなります。この観測者をＡとしましょう。 ところがこの時、スイッチ－電線－電球、と同じ速度で移動している観測者Ｂは、電球が点くまでの時間は自分の速度（観測者Ａとの相対速度）に関係なく同じです。 ですから、観測者Ａから見た観測者Ｂの時間は、観測者Ｂが早く動くほど、ゆっくりと進むことになります。 間違わないでいただきたいのは、時間がゆっくりと進むように見える、ではなく、ゆっくりと進む、です。 またこれは、光が一定の速度、という現実が引き起こす理論的な帰結であって、相対性理論という絶対的に正しいものがあって、それによって引き起こされる何かというものではないです。 もし、スイッチ－電線－電球、が光の速さで電球の方向に移動していたとすると、スイッチを出た”光の速さ”の０Ｖ→１００Ｖの変化は、いつまで経ってもスイッチのところに居ることになります。これは我々が観測したら、スイッチを入れた瞬間の時間が止まっていることになります。これが時間が止まるということです。 逆にいうと、光の速度で同時を定義できるということです。 過去に向かうというのは、この延長で考えるのは難しいのですが、観測者Ｂが電球が点くのが観測されるなら、観測者Ａからみたら、スイッチを入れる前に電球が点いていなくてなならなくなる。という事になると思います。 最後の部分は、相対性理論が正しいとしたときの帰結です。これが現実かどうかは、まだ分かっていません。ニュートリノが光より速く伝わるなら、その時に上記のようなことがどの様になっているのか、その『現実』を先ず観測や実験によって知ることが大切です。そして、そこから新しい理論などが出てくるでしょう。 相対性理論が絶対的に正しいを前提とする考えが多いので、注意してください。
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>「光速に近づくと時間の進み方は遅くなり、光速に達すると時間は止まると」 その通りです。間違いありません。 >「そして光速を超えると時間は過去に向かうと」 超光速移動する物体時間の時間ですね？ 残念ながら、それは相対論の範囲を超えていて、具体的には定義できません。あえて定義するなら、我々の時間に虚数を掛けたものではないかとも言われますが、それが物理的に何を意味するのかは分かっていません。 ですので、仮に超光速の宇宙船があったとして、それに質問者様が搭乗して、外の世界を眺められたとしても、それがどのようなものかは予想できていないのです。 こういう、超光速の物体（素粒子でも可）を、タキオンと呼びます。タキオンを外から観測する限りにおいては、特殊相対論の範囲内です。なぜなら、特殊相対論から予想できることの一つとして生まれたのが、まだ発見が確定していないタキオンです（超光速ニュートリノの話が新聞などにありますね）。 もし、タキオンがあれば、過去へ通信を送ることができます。このことを指して「タイムマシンが可能になる」と言った人がいます。あくまでも通信だけです。 人間を過去に送るには、人間をタキオンで置き換えるなり、作るなりしないといけないのですが、それは不可能です。 話を単純にするため、ちょっと極端な例で説明してみます。 タキオンは、常に光速度より速く移動しています。光速度より遅くはなれませんが、それは今はどうでもいいです。 どんどん、タキオンがスピードを上げて行きます。無限大の速さだってOKです。所要時間ゼロで宇宙のどこでも行けます。 しかし、その速さはタキオンの最高速ではありません。無限大より速くなれます。それは、所要時間がゼロより少ない、つまりマイナスです。出発するより先に、到着することができます。そういうタキオンを使える通信機があれば、過去に通信を送れます。 これが、一番単純な説明ですが、特殊相対論をよく調べると、ともかく光速度よりちょっとでも速いタキオンさえあれば、いろいろと工夫してやる必要はありますが、過去へ通信を遅れることが分かります。これは、ややこしいので説明は省略しますが、要は工夫された中では、上記と同じく「無限大より速い」ができてしまうということです。 実は、過去への通信の可能性を物理学が示したのはタキオンが最初ではありません。19世紀のアインシュタインよりずっと前の古典的な電磁気学で、そういう電波があり得ることが分かっていました。 それを、先進波と呼んでいます。もちろん、そういう電波が観測されたことはありません。でも、理論的にはあってもおかしくないことは、実は昔から知られてはいたのです。先進波を使ったタイムパラドクスSFなども、多少はあるようです。
お礼
このご教示もわかりやすくて、理解できました。 ありがとうございます。
- 雪中庵（@psytex）
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いきなり結果的現象について云々する前に、条件をよく確認しましょう。 相対性理論において、時空を記述する式の時間項にはC(光速)が掛けられています＝時間は光速で過ぎると言えそうです。 しかしその項には、iも掛けられた虚数項になっており、空間軸と時間軸は虚数関係にあり、そのため相対論的な四次元空間（ミンコフスキー空間）において、空間軸と時間軸の等距離点に、“ゼロの面”ができます（自乗で作用するので虚数はマイナスになるから）。 それが「ライトコーン」、即ち光子の形成する面なのです。 人は、光の軌跡の描くライトコーンにおいて、「上のコーンが未だ訪れていない絶対未来、下のコーンが過ぎ去った絶対過去で、それにはさまれた領域にこそ現在＝実体の依拠する領域だと考えがちです。 しかし、その「領域」＝超光速領域の虚数エネルギーが相互作用において自乗することで、負エネルギー＝時間軸逆行の等価として過去化することで、先の絶対未来（光速下）と絶対過去（超光速）は、ライトコーン（光速）を介して連続することになります（超光速の虚数エネルギーの時間軸の虚数関係の等価）。 物理現象において瞬間作用とされる量子相互作用が、時空的認識において有限な速度として表れるのも、こうした「感受表面での量子相互作用＝現在＝光速」による仮説的（現象表面的）な「超光速＝過去＝経験」による「光速下＝未来＝予測」として、無の無限不確定性の潜在としての「自我仮説性」の相補的分化として「時空仮説」が生じると考えれば当然です。 また、その「無の無限不確定性の潜在としての自我仮説性」の変移に対して、相対的に無の闇が光となる上で、その「自我仮説の変移＝物理的基本定数の変化」は、その結果生じる相補的不確定性（不確定性原理）を伴う有限的存在性を、絶対確定化した場合に無限不確定性化するために相殺すべき宇宙空間の増大＝プランク定数の減少＝物体の収縮として、宇宙膨張として表れるのです（時間の経過(過去の増大)＝空間の膨張(可能性の増大)）。 実は、相対性理論にしても、量子論にしても、認識体との相対によってしか存在は無い、という帰結を潜在的に持っています。 客観的時空や絶対的存在というのはない、というものです。 認識性を除外した存在は、無＝無限不確定性になります。 その無限の闇に、認識体の仮定断面の運動（プランク定数hの収束の時系列化）を想定すれば、相対的に無の風は光になり、認識体はその光の向うに、自我仮説の補完としての時空仮説＝宇宙を認識するのです。 「静止」している（無の不確定性無限の潜在としての）自我仮説性の方が、光速で移動（プランク定数の収束の時系列化）する事で無の闇は、相対的な光の風になります。 全てのものは、あなたが存在するための（物理的根源にまで遡った）補完なのです。 換言すれば、認識体(現在=光速)による大ざっぱな認識＝階層現象表面的定性化における非光速性に基づく時空仮説に対する、無の射影が存在=量子なのです（「本当は無なんだよね」ていう）。
助けた亀に連れられて竜宮城に来てみれば、、、外と流れる時間が違い、浦嶋太郎は時間とのギャップを体験したと言われる童話と同じですね。 宇宙船が光の速度に達すると、宇宙船の時間が止まり、外の時間が一方的に流れる。 つまり、未来に行けるが、過去へ戻れない。 時間の逆行は、光の速度である事を行わなければ過去へ飛べない。 ＯＫＷａｖｅ内の過去の質問にヒントがありました。 気になる方は、科学か物理を調べてみるとしか言えません。 些細な質問があります。
- dsdna
- ベストアンサー率24% (308/1281)
＞理論上はそうなるのでしょうか？ 過去に向かうことはないでしょう。ワープ（瞬間移動）するのではないでしょうか。 ＞時間の進む速さ（？）は、光速と同じ速さなのでしょうか？ 違います。相対的なものなので、同じ速さではありません。
- nottisan012
- ベストアンサー率20% (8/39)
光は物理的なもので、時間は概念的なものです。「光が進むのは速い」、「時間が進むのが早い」というように、光と時間の「はやい」「おそい」は意味が大きく異なります。だから、はやさを比較することはできません。 物体の移動速度が光速に近づくと時間の進みは遅く観測されます。しかし、光速以上で移動したとしても過去に向かうことはありません。移動している物体では、どの程度時間の進みが遅くなるかは「特殊相対性理論」より求めることができます。そして、光速以上で運動するものでは、この理論で計算することができません。計算結果が虚数というものになってしまうだけです。過去には戻りません。
お礼
う～む、わかりやすい説明で理解できました。 ありがとうございます。 やはり、相談箱に載せてよかった！！！