光の速さで移動すると時間が止まるってどういうこと

質問

光の速さで移動すると時間が止まるんですよね。それなら光の速度は時速３０万キロとか一秒間に地球を７回半するとか言われますが、これがよくわかりません。

７回半どころか無限に回り続けるのではないのですか？一秒経つということは光が進んでいるときにも時間が経過しているということではないですか？時間は止まってないことになると思うんですが。

回答No.12

有木 巨智麿（@kothimaro）

高速で移動すると時間の経過そのものが遅れるのでしょうか。それを検証して見ます。
ここに原子時計があります。原子がn回振動すると、この時計は1秒進みます。この時計がVkm/秒で移動しする様になったとします。何ものも光速以上で移動することは出来ません。従って、Vkm/秒で移動する物質は、静止時に比べて√(1－V^2/C^2)倍しか動けなくなります。速度は質量に反比例するので、この現象を「Vkm/秒で移動する物質は、質量が1/√(1－V^2/C^2)倍に増えた様に振舞う」と表現します。

この時計の原子は√(1－V^2/C^2)倍しか動けないので、1秒間に振動する回数はn*√(1－V^2/C^2)回となります。この時計は、原子がn回振動すると1秒進むので、n÷n*√(1－V^2/C^2)=1/√(1－V^2/C^2)秒に1秒進む様になります。

現実に、GPS衛星に搭載されている時計は、地上では√(1－V^2/C^2)秒に1秒進む様に設定されています。衛星が軌道に乗りVkm/秒で移動する様になると、√(1－V^2/C^2) /(1－V^2/C^2)=1秒となり、この時計は1秒間に1秒進む様になります。

高速で移動する時計の遅れは、t’=t/√(1－V^2/C^2)と表されます。原子に強い重力が掛かった場合も、その原子は重くなり動き難くなり同じ現象が起ります。

しかし、実際に時の経過がゆっくりとなった訳ではありません。振動と言う物質変化のスピードが遅くなっただけです。この時間の変化は主観的なものです。次の様に考えるとそのことは分ります。

高速で移動すると、私の肉体や持っているあらゆる時計は、ゆっくりと変化するようになります。私は、ゆっくりと思考し動き年を取る様になります。時計もゆっくりと時を刻みます。私が１秒と考える時間は、例えば実際には2秒となります。私が、静止している人や時計を見ると、そこでは時間は2倍の速さで経過している様に見えます。しかし、実際に時間の経過が変化した訳ではなく、物質の反応速度の方が変化したのです。この様に考えると、物質にはその移動速度に応じた時間の経過のあることが良く分かります。

この上更に、時間の経過自体が1/√(1－V^2/C^2)倍に遅れると、時計の遅れはt’= t/(1－V^2/C^2)となってしまい、現実とは乖離します。

　若し仮に時計が光速で動いているとしたら、時計の内部の構造はそれ以外の方向には動けません。動くと光速を超えるからです。従って、時計は止まります。しかし、時計が逆回転することはありません。
　物質も光も一本の超ひもの振動として表現されます。超ひもの長さをプランク距離Lと言います。振動が超ひもの端から端まで伝わるのに要する時間をプランク時間Sと言います。超ひもの振動は光速Cで伝わります。従って、
光速C=プランク距離L÷プランク時間S=L/S= 1.616199×10^－35ｍ÷5.39106×10^－44秒=299,792.5km/秒となります。

光は何の抵抗も受けず、そのまま光速で伝わります。物質はヒッグス粒子がまとわり付き動き難くなります。これが質量です。しかし、物質の超ひもの振動なので、光速以上には動けないのです。従って、この宇宙に光速より速く伝わるものがないのです。

この様に、光速で移動する時計は止まります。しかし、決して時間の経過そのものが遅くなったのではありません。物質が動き難くなったので、時計の時を刻む速度が遅くなっただけです。

回答No.11

有木 巨智麿（@kothimaro）

高速で移動すると時間の経過が遅れるのでしょうか。それを検証して見ます。
ここに原子時計があります。原子がn回振動すると、この時計は1秒進みます。この時計がVkm/秒で移動しする様になったとします。何ものも光速以上で移動することは出来ません。従って、Vkm/秒で移動する物質は、静止時に比べて√(1－V^2/C^2)倍しか動けなくなります。速度は質量に反比例するので、この現象を「Vkm/秒で移動する物質は、質量が1/√(1－V^2/C^2)倍に増えた様に振舞う」と表現します。

この時計の原子は√(1－V^2/C^2)倍しか動けないので、1秒間に振動する回数はn*√(1－V^2/C^2)回となります。この時計は、原子がn回振動すると1秒進むので、n÷n*√(1－V^2/C^2)=1/√(1－V^2/C^2)秒に1秒進む様になります。

現実に、GPS衛星に搭載されている時計は、地上では√(1－V^2/C^2)秒に1秒進む様に設定されています。衛星が軌道に乗りVkm/秒で移動する様になると、√(1－V^2/C^2) /(1－V^2/C^2)=1秒となり、この時計は1秒間に1秒進む様になります。

高速で移動する時計の遅れは、t’=t/√(1－V^2/C^2)と表されます。原子に強い重力が掛かった場合も、その原子は重くなり動き難くなり同じ現象が起ります。

しかし、実際に時の経過がゆっくりとなった訳ではありません。振動と言う物質変化のスピードが遅くなっただけです。この時間の変化は主観的なものです。次の様に考えるとそのことは分ります。

高速で移動すると、私の肉体や持っているあらゆる時計は、ゆっくりと変化するようになります。私は、ゆっくりと思考し動き年を取る様になります。時計もゆっくりと時を刻みます。私が１秒と考える時間は、例えば実際には2秒となります。私が、静止している人や時計を見ると、そこでは時間は2倍の速さで経過している様に見えます。しかし、実際に時間の経過が変化した訳ではなく、物質の反応速度の方が変化したのです。この様に考えると、物質にはその移動速度に応じた時間の経過のあることが良く分かります。

この上更に、時間の経過自体が1/√(1－V^2/C^2)倍に遅れると、時計の遅れはt’= t/(1－V^2/C^2)となってしまい、現実とは乖離します。

　時間は変化しないのでタイムマシンを作ることは出来ません。しかし、私が高速移動したり、私に強い重力が掛かると、肉体の反応が極めてゆっくりとなるので、未来に行くことは出来ます。しかし、過去に戻ることは不可能です。

　若し仮に時計が光速で動いているとしたら、時計の内部の構造はそれ以外の方向には動けません。動くと光速を超えるからです。従って、時計は止まります。しかし、時計が逆回転することはありません。
　物質も光も一本の超ひもの振動として表現されます。超ひもの長さをプランク距離Lと言います。振動が超ひもの端から端まで伝わるのに要する時間をプランク時間Sと言います。超ひもの振動は光速Cで伝わります。従って、
光速C=プランク距離L÷プランク時間S=L/S= 1.616199×10^－35ｍ÷5.39106×10^－44秒=299,792.5km/秒となります。

光は何の抵抗も受けず、そのまま光速で伝わります。物質はヒッグス粒子がまとわり付き動き難くなります。これが質量です。しかし、物質の超ひもの振動なので、光速以上には動けないのです。従って、この宇宙に光速より速く伝わるものがないのです。

回答No.10

woorex

運動速度によって時間の進み方が変わるという話は、相対論からきていると思うのですが、分母にｃ-ｖを使っている相対論では、光速の観測者を扱えないばかりか、運動によって時間の進み方が変わることはありません。時間収縮を主張している基本部分がデタラメだからです。

相対論は運動する観測者ごとに時間と長さを変えた計算方法を要請しています。たとえば、27万km/sで光を追いかけている観測者が、光速を30万km/sと解釈するには、実際の10秒を１秒と「呼ぶ」ような、間延びした目盛のついた文字盤で１秒間測ります。これだけで光速を30万km/sと「呼ぶ」ことができます。速度によって間隔の変わる文字盤と、間隔が縮む物差しの目盛のシールが無数に用意してあり、光速を一定と言わせるために、物理学者とアインシュタインが必死に張替え作業をしていると考えてください。

注意したいのは、観測者は実際の時間が収縮しているのではなく、時間の目盛を読み替えているだけだとわかっているので、時間のパラドックスのような問題は起こらないという点です。もしここで「なぜ、時間の長さを読み方をかた相対論で、様々な実験が説明できてしまうのか？」という疑問を持てば、多くの謎を解くことになるでしょう。

しかし、アインシュタイン自身は数式の本当の意味が分からず、物理的な時空の収縮式と判断してしまいました。そのため、実験をよく説明できる相対論が物理学者に認められるようになると、時空の収縮が立証されたとの誤解が定着してしまいます。それ以降、数学的な解釈を議論することも無く、時空の収縮理論として多くの矛盾を物理学に広める事になります。

相対論関係の書籍を見ると分かりますが、速度ｃ-ｖとｃ+ｖ、さらにｖとｃなど、異なる速度を単純に直接計算しています。また、相対論的効果を計算するには、まず最初に速度ｖをもってきます。この速度ｖを測った時間と長さの基準は、もちろんニュートン力学です。速度ｖと比較計算するかぎり、光速ｃについても同じ時間と長さの基準を引き継いでしまいます。つまり、相対論がいくら頑張ったところで、基準となる時計と物差しはニュートン力学からの借り物、その上に張り付ける修正シールの目盛を計算しているだけです。

ご質問のような矛盾を根本的に解決するには、理論の中で使われる絶対時間を見つけ出し、相対論の時間収縮が単なる文字盤の張替作業であることを見極めるのが一番だと思います。

回答No.9

Tacosan

あと, 「見える」という言葉が何を指すかについても注意が必要だったりします.

ドップラー効果がいやらしい.

回答No.8

s_hyama

おっしゃる通りです。
光の速さ近くで移動したら光の速さで分の時間は経過します。
しかし静止しているときに比べ自身の変化スピードが減少します。
光の速さｘ時間＝距離です。
二つの時間は必要ありません。
光の速さに対して変化速度が変わるだけです。

実際に光波の伝搬でさえ光の速さに比べ変化して観測されています。

疑似科学にご注意を！

回答No.7

noname#175206

これは、「どの立場の観測者」が「どの立場の物体」を観測するかということが大事です。

「観測者」つまり、何かを観察している人は、「自分は静止している」とします。たとえ、ある他人が「お前は光速度で動いている」と言ったとして、その他人からしたら間違いなく事実だとしても、そう言われた「観測者」は自分が静止しています。

　たとえば、一定の速度で走っている状態の新幹線の乗客が「観測者」だとします。その「観測者」にとっては、動いているのは自分ではなく、地面です。地面と地面に立っているビル等々が動いています。

　観測者が、「光の速さで移動する物」と言うとき、観測者は静止していて、観測者から見て光速度で動いている物を指して「光の速さで移動する物」と言っています。その「光の速さで移動する物」の時計を見たら、その時計が止まっている、つまり時間が止まっています。観測者の時計は普通に進んで行っています。速くも遅くもなりません。

　光速度ではそうなるんですが、光速度未満だと、「普通に時計が正確に動いている観測者から見て、運動している物体の時計は、観測者の時計よりゆっくり進む」という現象になります。

　立場を変えて、その光速度で動いている物体にいる新しい観測者が、こちらを見ている元の観測者を見たらどうなるか。新しい観測者から見れば、元の観測者の時計が止まっています。新しい観測者の時計は普通に動いています。

　光速度未満で動いている物体に新しい観測者が、元の観測者を見ても同様です。新しい観測者から見れば、元の観測者の時計がゆっくり動いています。

回答No.6

foomufoomu

＞光の速さで移動すると時間が止まるってどういうこと
観測者Ａと被観測者Ｂがいて、ＢはＡに対して光速度で移動していると、Ａから見てＢが持っている時計が止まっている（正確には無限にゆっくり動いている）ように見える。という意味です。
自分Ａの持っている時計は止まりませんから、時間が止まっているということをＡが実感することはありません。
また、逆にＢから見ると、Ａのほうが光速度で移動していることになるので、こんどはＢにはＡの時計が止まって見えます。Ｂ自身は時間が止まっていることを実感することはありません。

このように、一見あり得ないようなことが起きるのが相対論なのですが、これが正しいことは、いろいろな実験で確認されています。

回答No.5

ereserve67

アインシュタインの特殊相対性理論によれば，速度vで運動する物体の刻む時間⊿τは，その物体をとまって観測している人の時間⊿tと次の関係があることが分かっています．

（☆）⊿τ=⊿t√(1-v^2/c^2)

ここにcが光速です．これを導くもととなっている大切なものに「光速不変の原理」と言うものがあります．それは

「光速はどの観測者からみても一定である」

例えば，止まっている人にとっても，光を速さvで追いかけている人からも光は一定の速度で遠ざかるのです．このことから時間も，止まっている人の時間t，光を速さvで追いかけている人の時間τは別物ということになるのです．これが相対性理論の真髄です．時間も相対的なのです．

さて，☆によれば光速の80パーセントの速さv=0.8cで走る人の時計は，止まっている人の時計に対し，

（☆）⊿τ/⊿t=√(1-0.64)=0.6

の割合でゆっくり進みます．もし，光速v=cで走るなら⊿τ=0つまり時間は止まってしまうのです．

回答No.4

tetsumyi

光にとっては時間も距離もありません。
一瞬で１次元のどんな距離でも届きます。
宇宙の遠くから届いた光はまっすぐで、出発した瞬間の情報、方向を正確に地球に届けます。
もしも年億年も経った光であれば、その情報は信用できないでしょう。

つまり、光と私たちが居る空間は座標が違うのです。
その座標の違いは時間を含むもので、距離３０万キロは１秒に相当します。
３次元で考えてもわかりませんが、非ユークリッド幾何学を勉強するなら理解できます。

回答No.3

麻野 なぎ（@AsanoNagi）

No.2 訂正です。

> 光子自身の時間は進みません。

これ誤解のもとですね。光子にとっては、時間は進みます。
それを観測している私たちにとって、光子は年を取らないように見えます。