相対性理論について

質問

物理学や天文学については全くの素人ですが、今、ちょっと研究しています。
そのなかで、相対性理論については、まだわかったようなわかっていないような感じです。

そこでお尋ねしたいのですが、次のような話は正しいかどうかということです。

地球から我々の銀河の中心まで往復のロケット旅行をするとします。地球をでて、銀河の中心との中間点までずっと加速を続け、そこでロケットの向きを変え、今度は減速を続けます。銀河の中心へ着いたら同じ方法で地球へ帰ってきます。銀河の中心は地球から３万光年離れているとします。
ロケットは充分に速くできるとすると、いずれ光速度に近い速度まで上げられます。しかし、地球から見ると、ロケットはいつまでも光速度に達することができませんから、ロケットが帰ってくるまで、６万年以上はかかります。
しかし、ロケットに乗っているいる人からすれば、加速を続けた分だけスピードは上がり、約４０年（何年でもいいですが、仮に）で往復できたとします。するとロケットに乗っていた人は４０歳だけ年をとって帰ってきます。しかし帰ってきた地球は、６万年以上経っています。それがいわゆる「ウラシマ効果」です。

まず、この話は論理的に正しいのか、もし正しいとすると、地球から見ればロケットに乗っている人は、光が６万年かかるところを４０年で行ってくるわけですから、「どこかで光速度を超えた」ということにならないのか、その場合、その６万年というのは、あくまで地球を基準にした時間だから、４０年と比べることに意味がないのか、そのあたりのことが、よくわからないのです。

よろしくお願いします。

回答No.3

daibutsuda · ベストアンサー

地球の人から見ると、銀河の中心までの距離が３万光年としても、ロケットに乗っている人から見ると、この距離が縮みます（ローレンツ短縮）。
光速近くまでスピードを上げると、他の慣性系に比べて時間が流れる速度が緩やかになります（時計の遅れ）ので、これに比して距離も縮むわけです。
距離が縮んだわけですから、かかる時間も短くなります。つまり、ロケットの乗組員は３万光年も飛んでないのです。

したがって、ロケットの乗組員が感じた所要時間４０年を、地球から見た銀河の中心までの往復距離６万光年で割ることはナンセンスです。
ロケットの乗組員が感じた銀河の中心までの距離を４０年で割らないといけません。これが平均速度になるわけで、この速度は光速を超えません。

お礼

ありがとうございます。
そうか、距離が縮むのですね。そうすると、充分な加速ができるロケットに乗るとすると、例えば隣の銀河のアンドロメダ星雲（確か２３０万光年）に自分が生きている間に到達することは可能というわけですね。しかし、到着したところは、今から２３０万年ぐらい時が経っていると。この解釈でおかしければ、また教えてください。

回答No.2

star_knight33

たとえば40年じゃないんですか？なぜ6万年と結うようになるのですか、私たちは、地球の時間を基準に考えているからで、宇宙の時間が不明で決められていないため地球の時間から理論をまとめているのです。
もしかしたら人間も宇宙で生活すれば、寿命が何万光年になるかも。

お礼

ありがとうございました。
寿命が何万年になるといっても、それは別の慣性系にいる人から見た場合であって、自分はやはり８０年程度の寿命ということですよね。

回答No.1

HAL007

もっと現実的な話の方がピントくるのではないでしょうか？
この理論の実証実験だったと思いましたがジェット機に原子
時計を乗せてノンストップで地球を一周した時に地上に置いた
原子時計との差が生じるかが行われました。

記憶では１秒単位での誤差が生じ実験は成功したそうです。

お礼

ありがとうございました。
ジェット機での実験は有名ですよね。
私も知っています。