ロケットの時計は遅く見えるけど、成長も遅く見えるのですか？

質問

全くの素人です。学生でもなんでもありません。アインシュタインもシュレディンガーも、数式とか全然分かりません。学者や研究者の立場ではなく、一般の平凡な暮らしをしている臣民が興味を持っているだけです。勉強しろ、と言われれば、それまでですが、興味に伴う努力をしたがらないのが、申し訳ない性分で恐縮なのですが。

(1)
ロケット（もちろん動いている）の中の時計は、そのロケットよりも、遅い、もしくは、静止している観測者には、遅れて見える。

これは、間違いは無いのでは、と思うのですが。動物や植物の成長、もしくは、ナマモノの腐敗、物の劣化・風化速度も、同様に、遅く見えるのでしょうか？

また、もし、見えるのだとしたら、それは、時間の流れる速度に、ずれが生じ、地球に帰った時に、子供が親より、老けて見えたり、ロケット内の被験者は、地球に戻った時に、未来に来た感覚（時差ボケではない）を感じるのでしょうか？

(1)を論議する際、ロケット内は、真空か、真空でないかで、観測に影響が出るのでしょうか？

(2)宇宙は膨張している。これは、相対性理論の正否に関わらず、間違いは無いのでしょうか？
膨張するのであれば、膨張による力自身を、惑星は影響受けたりしないのでしょうか？

(3)光や、あらゆる物質は、どんな理論においても、重力の影響を受け、落ちたり、曲がったりするものなのでしょうか？

(4)系とは何なのでしょうか？系によって時間の進みが異なる？系から系へは移動できるのでしょうか？系と系の間には何があるのでしょうか？なぜ、時間の速度が異なるのでしょうか？

回答No.11

SteveStrawb · ベストアンサー

えーっと、再登場させていただきます。
＃９さんの記述の中に問題ありだからです。

＞実は、誰もビッグバンが唯一無二の正しい理論だなんて言って
＞ないんですね。はい。宇宙の始まりに関しては、ビッグバン理
＞論、インフレーション理論の他に

インフレーション理論はビッグバン理論の一部を補強するものであって、ビッグバン理論に反したり対抗する理論ではありません。
また、現在、ビッグバンが他の理論より圧倒的に認知されているのは、その証拠となる３°Ｋ副射が観測されているからです。
だからといって、ビッグバン理論が絶対的に正しい理論であるというわけではありません。ビッグバン理論で説明がつくって事なだけです。今後も補強されながら進化していく理論と見たほうがよいでしょう。ダーウィンの進化論のように。

＞クォーツからなる一般の物質は、その原料であるクォーツ自身が

クォーツ（水晶）ではなく「クォーク」です。

＞つまり観測できないのですから、「存在しないと仮定する」のです。

これは違います。光より早い「タキオン」の存在はまだ観測されていませんが、その存在を「仮定」しているのが現在の物理学です。

お礼

みなさま、ありがとうございます。本当に、自分は、素人というより、原始人レベルのサービス業に生きる学問のかけらも無い者です。ただ、興味はあります。興味があっても、本を読んでも分からず、読破もできずにいます。物理学、というより、全ての学問に無知であります。高校レベルの知識が、ウル憶えであるぐらいです。みなさまには、本当に感謝しております。ありがとうございます。私のような人間は、まず、学問哲学を信じるか、信じないかでしか価値判断を見出せない臣民です。こんなことを言ったら全ての学業に勤しむ方から反感を買うかもしれませんが、極端に理解しがたい問題は、政治政党の理念のように、自分の考えを載せることのできる基盤選びから、決めて入らなければ、政党も宗教も文化も、徒になることができない。許容ある器、視野があれば、学問として、文化並みに客観的に観ることもできるが、理解する努力の膨大さと、創造力を、先駆者に任すことでしか、興味に対して、その場しのぎの満腹感を得ようとしない、井の蛙でございます。それでも、未知への創造は、学問として観測する事のできない稚拙な脳の分、探求ファンタジーに、心が躍るやっかい者でございます。本当にありがとうございます。

回答No.10

bttf2003

質問者さんは、物理学をどの程度ご存知なのでしょうか？
４つ質問を出されていますが、分野が広すぎて適切な回答が難しいです。
(1)は、特殊相対性理論に関する質問ですね
＞動物や植物の成長、もしくは、ナマモノの腐敗、物の劣化・風化速度も、同様に、遅く見えるのでしょうか？

はい、全て遅くなっているように観測されます。

＞地球に帰った時に、子供が親より、老けて見えたり、ロケット内の被験者は、地球に戻った時に、未来に来た感覚（時差ボケではない）を感じるのでしょうか？

光の速度に近い速度で運動すれば、ゆっくり時間が経過しますので、静止または、殆んど無視できる速度で運動している場合に比べて、短い時間で未来に行くことが出来ます。

＞真空か、真空でないかで、観測に影響が出るのでしょうか？

全く、無関係です。

(2)は、宇宙論のビッグバン理論のことですね
＞、相対性理論の正否に関わらず、間違いは無いのでしょうか？

ビッグバン理論は、一般相対性理論が基礎理論ですので、もし一般相対性理論が否定されると、他の理論で説明する必要があります。
（しかし現時点、「一般相対性理論が間違っている」という、考え方も観測もありません）

＞膨張による力自身を、惑星は影響受けたりしないのでしょうか？

「力自身」という考え方そのものが、ありませんので「影響」そのものが存在しません。

(3)は、宇宙空間が曲がっているという理論のことでしょうか？
＞光や、あらゆる物質は、どんな理論においても、重力の影響を受け、落ちたり、曲がったりするものなのでしょうか？

「宇宙空間が曲がっているという理論」は、一般相対性理論のことなので、宇宙空間を構成しているもの全てが、宇宙の構造を決める要素になります。

(4)は、物理法則が成立している系のことですか？
＞系によって時間の進みが異なる？系から系へは移動できるのでしょうか？系と系の間には何があるのでしょうか？

と、疑問を連発されていますが、「慣性系」という物理学用語をご存知ですか？
ご存じなければ（理解できていないならば）、以下の説明は無用の長物です。
全く新しい質問として、「物理学でいう、系とは何なのでしょうか？」と言うような内容の質問を立ち上げてください。

一様な運動をしている慣性系の運動方程式と、別の一様な運動している慣性系の運動方程式は、ある変換式に対して不変な運動方程式として、表現できます。
それを、ニュートン力学の運動方程式の場合は、ガリレオ変換式で表現します。
そして、特殊相対性理論の運動方程式の場合は、ローレンツ変換式で表現します。
この変換式の違いは、ニュートン力学の運動方程式の場合は、時間は時間だけに関する変換式ですが、特殊相対性理論の運動方程式の場合は、時間と空間が混合した変換式で表現されます。
よって、特殊相対性理論の運動方程式は、慣性系が異なると、時間の進み方が異なるという結論になるのです。
つまり、運動速度によって、時間の進み方（速度という用語は、表現が不適当です）が異なるのです。

以上、大雑把な説明をしましたが理解をして戴けたでしょうか？
解らない点があれば、「補足」に書き込んで下さい。

お礼

ありがとうございます。ありがとうございます。

回答No.9

noname#25358

別に相対性理論は「信望」するものじゃないですよ(笑)
　「今んとことりあえず間違いないから利用する」ものです。
　仮に間違いがあると証明されれば誰も信じなくなるでしょうし、間違いを見つけてやろうと必死になってる科学者は結構たくさんいたりします。

Ａ．光が時間に影響を及ぼすのではなく、時間が我々に及ぼす影響を計る「指標」として、光は非常に利便性の高い動きをするのです。だから、相対性理論には光の速度が頻繁に出てくるのです。
　よって、「光のみに対して重力が影響を与えた場合」には、たしかに時間の遅れは我々の計り知るところではありません。
　が、光が重力で遅れるということは、我々も重力の影響を受けるということで、やっぱり時間は遅れるんです。
　これは、周囲の事象が光に影響を及ぼすためで、光が我々に影響を及ぼすからではありません。

Ｂ．その通りです。
　実は、誰もビッグバンが唯一無二の正しい理論だなんて言ってないんですね。はい。
　宇宙の始まりに関しては、ビッグバン理論、インフレーション理論の他に、数十、数百の理論が台頭していて、「これが正しい」と言い切れる理論はまだありません。

Ｃ．おかしくないです。ビッグバンは絶対的に正しい理論というわけではないからです。

Ｄ．光速より早く運動する物体が現存しないのは、「光よりも軽い物体」が現存しないからです。
　光より軽い物体が現存した原始宇宙においては、その限りではないのです。
　ですが、もしかしたら光より速く動く物体は、我々の目に見えていないだけかもしれません。
　光よりも軽いということは、最低限「エネルギー量子」でなければなりません。クォーツからなる一般の物質は、その原料であるクォーツ自身がすでに光よりも重いからです。
　しかし仮に光より軽い物質が存在するとしても、光より更にエネルギーに近い不定形の物体をどうやって観測するのか想像もつきません。
　つまり観測できないのですから、「存在しないと仮定する」のです。「仮定する」ことは「言い切ってしまう」のとは違います。

回答No.8

SteveStrawb

どうやら、「相対性理論は間違っている！」というようなヨタ話しに騙されそうになっている方ではないかと思うので、追記させていただきます。
相対性理論は何ら間違っていません。間違っていると主張している人は、ちゃんと相対性理論を理解できないでいる人、勝手に違うように解釈してしまってる人がほとんです。相対性理論が発表されて以来、何度も実験や観測で相対性理論の正しさは証明されてきています。

以下の参考文献を是非、読んでみてください。難しい式などが書いていない、読み物として面白いものだけを選んでみました。

「トンデモ本の世界」と学会　洋泉社　1995年（文庫本は宝島社）
「トンデモ本の逆襲」と学会　洋泉社　1996年（文庫本は宝島社）
「トンデモ超常現象99の真相」と学会　洋泉社　1997年
「別冊宝島334 トンデモさんの大逆襲！」宝島社　1997年

回答No.7

SteveStrawb

(1)
＞ロケット（もちろん動いている）の中の時計は

このロケットとは、アポロとかではなく、亜光速のロケットって事ですよね。
で、この件は「双子のパラドックス」と呼ばれているもので、この語で検索すると、いろいろと解説サイトが見つかりますよ。こことか・・・。
http://www.gem.hi-ho.ne.jp/katsu-san/audio/twin_paradox.html

ちなみに、真空か、真空でないかは全く関係ありません。

(2)
光のドップラー効果による赤方偏移（遠ざかる光源の光の波長が赤方向にずれる）が観測されており、宇宙は膨張は定説になっています。アインシュタインは宇宙を「静止宇宙系モデル」と考えており、その後、ハップルの観測による「膨張する非静止宇宙モデル」によって否定された事にはなりますが、光速度一定という相対性理論には矛盾したものではありません。

(3)
光が重力による曲がる現象は、現に、太陽の重力の為に水星の位置がずれて見えるという事で観測できています。

(4)
質問の意味が理解できませんので、これはパスさせていただきます。

回答No.6

noname#25358

>宇宙の密度は薄くなるんでしょうか？

　分かりません。
　フツーに考えて薄くなるはずですし、現在のパラダイムではそのように考えられているようです。

　ですが、宇宙を構成する物質の正体が全て判明しているとはお世辞にもいえない現状においては、このまま膨張した結果素直に宇宙の密度が薄くなってくれるのか、その確証は何もありません。
　そもそも、この世の物質のうちの何％を人間が把握しているのかすら分かっていないのですからね（大目に見積もっても２０％はないでしょう）。

お礼

ありがとうございます。
皆様、相対性理論の方ですね。自分も、相対性理論は合っていると思っていたのですが、否定論者の意見を読んでみると、相対性理論が間違っているのではないか？と思ってしまいます。まず、

Ａ．光と時間は、別の物で、光が重力に影響を受けながら動いて、速度が遅れたとしても、時間の進む速さには影響しない。これは、未来に行けるタイムマシンは無いということですね。残念。

Ｂ．宇宙は膨張しているという概念は絶対ではなく、太陽と地球の距離に影響を及ぼさないとする理論はおかしい。

Ｃ．ビックバンが起こる前は無なのに、ビックバンよりも古くからあるとされる大構造が存在する（発見された）のはおかしい。

Ｄ．宇宙は、光速よりも早く膨張していた。とするのはおかしい。光速より早い運動をする物は無い。

自分は、相対性理論は素晴らしいとも思うのですが、確かに、相対性理論は、難解すぎて、否定論者の言っている事の方が分かりやすいのも事実なんですよね。

回答No.5

Fukutarou

＃１の者です。
全くのど素人ですので、回答になってませんが、
(1)細胞分裂が遅くなる（ナマモノの腐敗・モノの劣化も含めて）ような影響を受ける場所、っていうのは、あるのでしょうか？
どこかにあるかもしれません。（低温では有るようですが）
見つけたら年をあまり取らなくて済む画期的なものになるでしょうね。
(2)密度は変化はするでしょうね。
しかしブラックホールがあるということも言われていますので、逆も真成りですかｗ
(3)会社の仲間に聞いた話です。真空の強者ばかりですので、答えが出るかとおもったのですが、光（一般的な）は真空中では直進すると言ってみたり、レーザーのような光は磁気で歪めることが出来るとも言ってみたりで、みんな逆切れされました。

回答No.4

noname#25358

相変わらずＳＦ系の質問はみんな食いつきいいっすなぁ(笑)
　まあ、人のことは言えませんが(^_^;

（１）ありません
（２）受けているはずですが、そもそもどうして宇宙が膨張しているのか、実際には分かっているわけではありません。よって、どんな力がどんな影響を地球に与えているのか、分かりません。
　宇宙の膨張力によって地球自体が膨らんでしまうことはないようですが(笑)
（３）世界が１つしかない以上、『どんな理論でも』という考え方は意味がありません。光が曲がるのは事実であり、理論によって曲がったり曲がらなかったりするような類のものではありません。
　『光は曲がらない』とする理論が仮にあったとしたら、それは根本的に何か観測の仕方が違うのか、相対性理論とその理論のどっちかが間違っているか、の２つに１つです。
（４）系とは、定義によって意味が異なりますが、物理学の世界では通常は「慣性系」「非慣性系」「擬似慣性系」などのことを指します。
　たった１つの運動エネルギーによって、同時に一定方向に進行を開始する集合体を「慣性系」といい、相対性理論ではこれが１単位として扱われます。

お礼

ありがとうございます。

(2)について
宇宙の密度は薄くなるんでしょうか？また、密度は均一なのでしょうか？どう思われますか？

回答No.3

NAIROBI

回答になってないですが、関連の雑談を一発。

「時間は光と同じ早さで進んでいるので、
光のスピードで進む物にとって時間は相対的に止まっている」
これが相対性理論のザッパな理屈です。
未来へ行けるタイムマシンができる事はあっても、
過去へ行く事はできないと言われる所以ですね。

つまり、光の速さに近づけば静止している物とくらべ、
時間経過が遅くなる訳です。
そう言う訳で、極点にいる人間（移動０）より
赤道直下にいる人間（40000km/day）の方が
相対的に時間経過が遅くなり、長生きする訳です。
同じ意味で、山のてっぺんに住んでいる人の方が、
谷底に住んでいる人より長生きします。

以上、笑われたくなかったら人に言わない様に。
失礼しました。

お礼

ありがとうございます。
相対性理論否定論者は、時間と光は関係が無いと言っているのを読みました。つまり、ロケットの中にいる人間と時計を、地球上の観測者が見た場合、時計は遅れて見えるが、成長は遅れては見えない。つまり、年の取り方に違いは無く、ロケットが光速で動いて、地球上に戻ってきても、観測者と比べて、歳の違いや、時代の違いは無く、未来に来たと錯覚するような事態はありえない。とするものでした。どっちが本当なんでしょうかね？

回答No.2

akio_myau

1.中が見えるかは別として時間の流れがロケットの内部ではゆっくり進むため、自分のこともが自分より年上になってしまう事態はありえます。
まあ、光速に近いスピードにならないと実感できる現象にはなりません。今のロケットのレベルでは無理。
(1)真空とかは関係しません。あくまでも
スピードの問題です。
(2)膨張しているという説自体は間違いないようです。
光のドップラー効果などで証明されています。
惑星なり恒星があれば影響しないとはいえないでしょうがこれについては判りません。
(3)光が曲がること自体は既に証明された事実です。
(4)系という言葉だけではいろいろなことが
考えられますが、パラレルワールドに関する話？
これについては現代科学では証明されていないので
ＳＦ上の話のような気もしますが。

お礼

ありがとうございます。

宇宙の膨張によって銀河同士の距離は増大するが、銀河内の太陽と地球の距離は変わらない。というのはおかしい。

というフランダーンの指摘とう物を読んだのですが、この指摘自体が、何を根拠に何を言っているのか、分かりにくいのですが、この指摘の方が、相対性理論より分かりやすいのは、無知だからでしょうか。

回答No.1

Fukutarou

私も全くのどしろうとです。

生物の老化は細胞分裂のスピードですから、細胞分裂が遅くなるような影響を受ける場所が時間が遅くなると感じるのでは無いでしょうか？(1)の場合も真空がそうであれば相なのかもしれません。
(2)過去の宇宙の歴史から観測すると星が生まれた時が観測出来るらしいですが、それによると膨張しているという説が成り立つ訳ですが、宇宙の果て？では惑星にも影響有るのでしょうね。
(3)光はエネルギーですので、そこに有る物体を通している訳です。ですので、無限の真空があれば、光は重力に影響されない。
比重が有る物が重力に影響されると思います。
(4)解りません。
私も知りたいと思います。

お礼

ありがとうございます。

(1)について
この再質問を（１’）とさせて戴きます。
細胞分裂が遅くなる（ナマモノの腐敗・モノの劣化も含めて）ような影響を受ける場所、っていうのは、あるのでしょうか？

(2)について
この質問を（２’）とさせて戴きます。
宇宙は、本当に膨張しているのでしょうか？密度は変わらないのでしょうか？密度という概念を持ち出すのは、おかしいのでしょうか？

(3)について
時間や空間が歪む理由というのが理解できず、疑問に思いました。難解ですよね。

ありがとうございます。