一般相対性理論に間違いはないの？

天文学のカテゴリーを覗いていると必ず一般相対性理論によって答えが導き出されてるようなのですが、この理論は本当に絶対的で間違いが無いものなのですか？将来的に覆されて光よりも速い物質が発見されたりする様な余地などは残ってない完璧なものなのでしょうか？例えば天動説と地動説の常識が入れ替わったように・・・私自身全くこのような事に無知で、ずぶの素人の戯言なんですが。是非詳しい方のご意見をうかがいたいです。（できれば、なるべく優しく教えて下さいませ＾＾）

No.3 ベストアンサー 回答者： apple-man 回答日時： 2002/11/10 21:15

＞この理論は本当に絶対的で間違いが無いものなのですか？

　相対性理論を作ったアインシュタイン自身が死ぬまで
納得がいかず、計算に明け暮れたぐらいですから、
疑わしい点は多々あります。

（参考）
世の中には、相対性理論に難癖をつける人たちが
ときどきいますが、そうゆう人たちは式や
実験結果を十分吟味しないで、相対性理論
を噛み砕いて、言葉で説明した内容だけ
読んで「これはおかしい」と言っているだけ
なんで、そうゆうのは信じないほうがいいですが。

（相対性理論の問題点）
１）測定値との差が大きくでることがある。
　相対性理論は惑星の運動や粒子の運動を説明する
のに実際よく使われるのですが、実験から得られた
測定値と合わないことがよくあるのです。
　その場合、測定方法そのものに問題がある可能性も
あるんですが、長年複数の研究者がいろいろな角度
から検証してもその差がでる理由が限定できません。
　相対性理論が惑星の運動の予測に初めて応用された
例として、水星の近日点移動の計算というのがあるんですが、
理論面、実験面での検証が今でも続いているにもかかわらす
計算値と測定値の間に０．１％程度の差が出ます。

２）量子力学との矛盾
　これは量子力学のほうにも問題点があると考えられて
いるのですが、原子のようなミクロの世界に量子力学と
相対性理論の考えを同時に持ち込むと、現実と矛盾が
生じるのです。
　量子力学の基礎には不確定性原理というのがあって、
この考えを元にすると、非常に小さい領域、非常に
短い時間にはエネルギー保存の法則を一瞬破ったような
形でエネルギーが存在できるのですが、小さな領域に
エネルギーが存在したら、相対性理論からは大きな空間
の歪みが計算されることになり、このままだと、
あちらこちらにミニブラックホールが存在することに
なりますが、実際にはそんなことはない。
　アインシュタインは量子力学の考えが間違って
いると非難し続けましたが、量子力学の式はいろいろな
実験の計算に使える。根本的に間違っているとは言いがたい
のです。

３）他の力の理論と統一して説明できていない
　自然界には相対性理論が扱う重力のほかに、
３つの力が確認されていますが、それらが全く
ばらばらに働くことはない。
　例えば電子と電子の間に働く力は、主に電磁気的
力ですが、電子に質量があるので、当然重力も働く。
計算上は電磁気的力に対して、重力は非常に弱いので、
無視しても実用上問題はありませんが、厳密には
それぞれの力が相互に関連しているはずです。

　アインシュタインは、相対性理論はもっと大きな
理論体系の一部であろうと考え、その究極の理論を
探し続けていました。その思想は現代にも引き継がれ、
数々の理論が提唱されましたが、どれも今一歩です。
　現在、その究極の理論の最有力候補は「超弦理論」
だと言われていますが、これも議論の最中です。

＞将来的に覆されて光よりも速い物質が発見されたりする様な余地などは残ってない完璧なものなのでしょうか？

　光速を超える存在があるかどうか現在では不明と言っていいでしょう。
ただ完璧かと言えば、上に述べたようにな問題点が残っています。
また、相対性理論が空間の３つの方向（３次元）プラス時間軸方向（１次元）
で、合わせて４次元の空間で計算する理論に対して、先の「超弦理論」では
力を統一して計算するには、１１個の方向（１１次元）があると考えて
計算すると都合がいいとしており、相対性理論が見落としていた
空間の方向（次元）が存在している可能性がありますので、
この効果を追求することにより、超高速で伝わる何かが確認される
可能性は否定できません。

　少し長く、難しい説明になってしまったかもしれませんが、
そんな感じです。相対性理論は絶対ではありません。

No.8 回答者： a0123456789 回答日時： 2002/11/15 11:06

２，３相対論について誤解されているようなところがありますが、本質問が物理のカテゴリーではなく、天文学なのでそれなりに指摘させていただきます(もしかすると私が誤解しているのかもしれませんが....)。

アインシュタインの相対性理論(ガリレオの相対論ではなく)は、一般相対性原理(加速度系を含めて、全ての物理法則の記述に関して同等である)と光速不変の原理(全ての系において光速が不変である)より導き出される理論体系であり、将来的に理論に合わない事実が判明しても理論の修正だけで覆されることは無いはずです。

ご質問より、光よりも速い物質が発見されたら理論が覆されるように考えておられるようですが、アインシュタインの相対性理論で光速より早いものは存在しないという結論は出ていないと思います。(光速以下のものが光速を越えたように観測されるには、無限のエネルギーの要求がありますが。)

アインシュタインの相対論は、そこから色々な予測(重力及び時空関係)がされ、そちらが注目されていますが、本来色々な系毎に作り上げられていた理論を一つにする(大統一場理論の)試みの産物です。あと、以前の回答者の回答で量子力学について記述されていますが、相対論と量子力学は相反するものではなく、補完しあう関係です。よって適用を誤れなければ(例えば、ミジンコ又は天体を観察するのに、顕微鏡[量子力学]と望遠鏡[相対論]のどちらを適用すべきか)、両理論において矛盾が生じることは無いはずです。

No.7 回答者： noname#108554 回答日時： 2002/11/12 18:04

覆される可能性は十分あります。

と、いいたいところですが、現在の技術で覆されるような観測をもたらしてくれる可能性があるものとしては、私は
1.重力波の観測
2.超強力な重力場
ぐらいしか思いつきません。

1.は、今、真剣に取り組んでいるところなのでいいとして、
2.は、ほとんど可能性はないでしょう。
太陽系にブラックホールがたまたまやってくるとか、
（でもやってきたら、もはや観測どころじゃない）
星間旅行が実現するとか、しない限り無理です。

一般相対論の検証の歴史は、クリフォード・ストール著の「アインシュタインは正しかったか？」が詳しいです。
題名こそ、センセーショナル（悪く言って擬似科学的）ですが、
読むと「これは相対論に反駁するのはつらそうだ。」という実感が湧きます。

No.6 回答者： konbuneko 回答日時： 2002/11/12 02:26

相対性理論は光速より遅い世界のみしか扱っていないし、タキオンなどが存在してもそれは相対性理論の外の世界の話であり相対性理論は無傷でしょう。

まぁ、新しい理論が必要になるかもしれませんが。実際、超光速運動が観測されたときも相対論は無事だったし（一部、エセ学者たちが相対論は間違いだったっとのたまっていましたが・・・）超高速運動については相対論と仲が悪い（？）量子論で説明つきます。
ただ、相対論はミクロの世界（原子より小さな世界）ではまったく通用しないので、厳密に言うと１００％正しいとはいえないかもしれません。

No.5 回答者： mmky 回答日時： 2002/11/11 13:16

皆さんのりっぱな回答があります。

それから
First_Noelさんの指摘の通りだと思います。
ニュートンさんもアインシュタインさんも、「このほかにはありませんね？」と問いかけると、たぶんこのように答えられます。
「私たちは、海岸にたたずむ子供です。二人とも少しきれいな石を拾いました。でも観てください。そのような石は数限りなくあるのです。後からの
研究者がまた新しい石を拾うでしょう」と
立派な研究者ほど、謙虚になるのです。私たちは、立派な研究者の成果を大事にすると同時に、更に新しい考えにチャレンジしていくことが望まれていますね。
それから、
アインシュタインさんは神が創った世界なのだから偶然はないというお考えでした。だから確率的取り扱いや不確定原理の基本の考え方（偶然に世界ができたという考え方。）に反対されたのではないかと思います。
考えは別として、計算できるから良いという考えも正しいのですが、本当の
世界を知りたいという先人の意思は大事にしなければいけないのではと思います。本当は何かを求めて考えるのが必要なことですね。そこからまた新しい物理学が生まれるということもあります。質問者のように疑問を持つこと
が大切ですね。
参考になるかなあ？
蛇足まで

No.4 回答者： First_Noel 回答日時： 2002/11/10 22:17

皆様と同じく，相対論は自然のごく一部を記述して表すものに過ぎないと思います，

まだまだ理論物理屋は仕事が残っていそうです．

ここで物理についての考え方ですが，方程式は飽くまで「そう記述して自然と矛盾ない」ものであって，
本当に「自然がそうなっているか？」はまた別の問題となります．
現象論として矛盾がなければ，方程式は用いられます．

因みに，方程式を覆そうとする科学者もうようよいまして，今もなお，
万有引力の法則やクーロンの法則の分母が距離の２乗であるか否かを
実験的に調べている方々もいます．そういう人達がいる限り，物理の展開は
健全に進められているように思います．

矛盾が出ればすぐさま自己修正されるところが，科学の考え方の良いところだと思います．
でもとりあえず今のところは，相対論が発表されて何十年と経って既に新古典論的なもので，
反証が出ておらず，実際宇宙探査機もその方程式に従って飛んでいますから，
全く正反対の結論が出る，と言うことはなさそうに思います．

No.2 回答者： tnt 回答日時： 2002/11/10 19:53

覆る　というのが、どういう意味なのかによって、回答は違います。

たとえば、
相対性理論によって、ニュートンの力学は覆ったのでしょうか？
この質問に
YESと答えるのであれば、相対性理論も覆るでしょう。

でも、実際は違いますよね。
ニュートンの力学が、速度の遅い領域では充分通用する
相対性理論の近似値であることが逆に証明されました。
つまり、相対性理論によって、ニュートン力学は
覆ったわけでは無いのです。

そういう意味では、
相対性理論よりも高度な理論が見いだされる可能性は非常に高い。
でも、それは相対性理論を否定するものではない。
という可能性が一番高いのですが、
もしかすると
相対性理論はその極限（光速に近いところや超えるところ）に於いて
大きな誤りがあった！。という事が発見される
可能性もゼロではありません。

なにせ、まだ全部検証が終わっていない理論ですから。

No.1 回答者： saxtukan 回答日時： 2002/11/10 19:26

想像上の物質にタキオンが考えられています。

http://homepage1.nifty.com/tac-lab/tachyon.html

これは光（電磁波でいわゆる電波と同じ性質です）よりも早いと想像されています。
タキオンの存在が実証されますとアインシュタインの一般相対性理論は覆される可能性があります。

ただし一般相対性理論は光速に相対する理論で絶対ではありませんので間違いでは有りません。

相対する相手が変わるだけです。
Ｃの２乗のＣの速度（光速）がタキオンの速度に変わるだけであると推測されます。

この世の中の絶対は個々の生命は必ず消滅する事くらいでしょうか？（人間は生まれたら必ずそのうち死にます）

そのほかには絶対は『絶対』にありません。（大笑い）

参考URL：http://homepage1.nifty.com/tac-lab/tachyon.html