物理的に時間が止まるということはあるのでしょうか？

質問

NHKの「百分で名著」で相対性理論のことをほんの少し知りました。
ただ、私は物理については全く知識がないので、「百分で名著」の内容でも、ついていくのが精いっぱいでした。
相対性理論では時間が遅く進んだり、空間がゆがんだりすることがあるとのことですが、時間が止まったり、空間がなくなったりすることは物理的にあるのでしょうか？
すみませんが、お教えいただけましたら助かります。
よろしくお願いいたします。

回答No.3

noname#195146 · ベストアンサー

ありますよ。ただ、我々は限りなくそれに近づくだけで、0にはたどり着けません。同様に無限大にもたどり着けません。

　まず、特殊相対論から入りましょうか。自分が周囲を観測しているとします。光は有限の速度ですので普通に見るのではややこしく、仮に無限大の速さで観測できるとしておきましょう。一瞬にして今の時刻の宇宙の果て（あるとｓれうばですが）まで見渡せることにするわけです。

　さて、ロケットが飛んでいるのが見えるとします。自分にとっては速度vだとしましょう。光速度をcとして、ちょっとだけ式を出します。√(1－(v/c)^2)という式が大事になります。なお、「^2」は2乗の意味で、エクセルでも使える書き方です。

　ロケットの長さは√(1－(v/c)^2)倍になります。本来の長さより短くなります。

　ロケットの時計の進む速さは1/√(1－(v/c)^2)になります。自分の時計が1秒進む間に、ロケットの時計は1秒未満しか進みません。ロケットの中の時計はゆっくり進みます。

　速度vがどんどん大きくなり、光速度cに近づくにつれ、ロケットの長さは短くなり、ロケットの時計の進み方は遅くなります。

　そして、もしロケットの速度vが光速度になると、ロケットの長さは0になります。空間が潰れてなくなってしまうのです。ロケットの時計は全く進まなくなります。時間が停まってしまうわけです。

　ただ、知られている中では光速度になれるのは光（電磁波）だけです（ちなみに、光速度より速くも遅くもなれない）。そのため、限りなくそういう状態に近づくけれど、本当に長さが0になったり、時計が止まってしまうことは起こりません。

　注意が必要なのは、周囲で速度を持って動いているものがそうなるのであって、自分自身の長さや時間は全く変化しません。突然に自分の身長が縮んだり、自分の腕時計がゆっくり進むようになることは決して起きません。自分は自分に対して動いていないからです。

　また、その光速度で飛ぶロケットに乗っている人からすれば、光速度で動いているのはこちらになりますので、こちらはぺったんこになっていて、こちらの時計は止まっています。

　同様のことが重力でも起ります。これは、一般相対論から出てきます。

　ブラックホールという種類の星があります（お聞きになったことがあると思います）。中心に質量は有限ながら、大きさが0で密度無限大になった点があり（特異点と呼ばれます）、その周囲に「事象の地平面」と呼ばれるものがあります。

　ブラックホールの場合、長さが0になったりはしませんので、空間がなくなるということはありません。むしろ、引き伸ばされます。重力は空間を伸ばしてしまうのです。

　しかし遠くからブラックホールを見ていると、事象の地平面では時間が止まっています。たとえば時計がブラックホールに近づくにつれ、だんだん時計の進み方が遅くなり、事象の地平面では時計は止まってしまいます。

　このため、ブラックホールに落ちて行く物体は奇妙な動き方をします。最初こそ重力に引かれて、だんだん速くなりながら落ちて行くのですが、そのうちだんだん遅くなります。時間がゆっくり流れる効果が効いてくるためです。そして、事象の地平面で永遠に静止してしまいます。

　これも、ブラックホールに落ちて行く立場からすると事情が違います。自分が落ちていくとき、時計の進み方が遅くなることはありません。事象の地平面で静止もしません。どんどん普通に落っこちて行きます。ただ、ふと後ろを振り返ると、いつのまにか外では無限大の時間が経過してしまっています。

お礼

ご回答、ありがとうございます。
とてもわかりやすくご説明いただき助かりました。
物理を全く知らなくても、ご説明を読ませていただくうちに、なにかミステリーでも読んでるみたいに不思議にワクワクしてきました。
私の知識不足で数式とか全部はわかりませんでしたが、それは私の問題だと思いました。
易しくご丁寧にご説明いただき、ほんとうにありがとうございます。
心から感謝いたします。

回答No.4

noname#180220

まず時間というのは無いです。変化量という表現が正しいと私は思います。というりか僕が発見したんだけどね。
つまり時間と言うのは人間勝手に決めた概念であり、存在しません。あくまで変化という現象だけが存在します。そこに固定的な動きをした時間という一定の概念を持ち出す事によって存在しているかのように思う訳です。ただの錯覚です。
つまり今の１１７の時計ありますよね、あの変化割合を時間と言ってるだけです。
また空間というのも人間の定めた定義であって今のところ宇宙空間の事を空間と言ってます。それだけの事です。
相対論に対してはその通りであるとしか言いようがありませんが、ニュートリノが光の速さを超えてしまったので今物理学がめちゃくちゃになってます。

お礼

ご回答、ありがとうございます。
心から感謝いたします。

回答No.2

yursis

素粒子までいけば、不可思議な現象は確認されてる。

お礼

ご回答、ありがとうございます。
心から感謝いたします。

回答No.1

aokii

時間が止まったり、空間がなくなったりすることは物理的にはありますが、人間が気づくことはありません。

お礼

ご回答、ありがとうございます。
心から感謝いたします。

補足

ご回答、ありがとうございます。
どんなときに時間が止まったり、空間がなくなったりするのか、物理の知識がなくてもわかりやすく説明している本などはありますでしょうか？