光速の１０分の１の速さで

Question

光速の１０分の１の速さで

光速の１０分の１の速さの宇宙船で５年間(船内経過時間)移動した場合
何光年まで移動することができますか？

今公開されている映画「AVATAR(アバター)」の設定では
舞台となる星は地球からおよそ５光年離れていて、光速の１０分の１の速さの宇宙船で移動した場合
５年かかるという事でした。

私(高校１年)は物理に関してはほとんど知識がない、特に光の事は全くわかりません。
他の人に質問して得られた回答によると、その人の計算上は、これは不可能という事になってしましました。

物理に詳しい方、回答を宜しくお願い致します。

cliomaxi · Accepted Answer

>でも、世界興行収入第１位の映画がそんな事するでしょうかＷ

全然珍しくありませんよ。
インディペンデンスデイとかアルマゲドンとか科学(物理)を少しでも知っている人なら観ていて恥かしくなるほどの初歩的なミスばかりですよ。
知らないのか、おもしろければ物理法則なんてねじ曲げても問題無しと思って作ったのかは解りませんが。
同様にアバターの映画の設定通りなら単なる間違いか、物語の進行上そうせざるを得なかった(知識がある人からすれば失笑ものですが)としか考えられません。

アバターの宇宙船の乗組員は宇宙船の慣性系にいる訳ですから、当然5年で光速の1/10=0.5光年しか進めません。
別の慣性系である地球から観測すると・・・いや、これは面倒なので割愛。
現実的には光速の1/10程度の速度でもそこまで加速させる為のエネルギーを得る事の方が重大問題ですけどね。

cliomaxi · Answer

>物質と反物質がぶつかり、消滅するときに発生するエネルギーを利用するそうです！！

まぁSFではお馴染のものですね。
反物質自体は現在でも作れます。
ただ、反物質は物質とぶつけなくとも触れるだけで対消滅して全てエネルギーとなってしまいます。
ですから保存が難しく、寿命も短いのが難点なのです。
相対性理論では質量もエネルギーの一形態であると定義されています。
有名なE=MC^2と言う公式です。
この理論で原爆を造った事はあまりにも有名。

現在の物理学では前に回答したように星間移動は空間を圧縮する方法なら理論的には可能となっています。
SF映画などでしたら「スターゲート」の様に目的にも装置があり、そこに向かって移動するのなら可能と言えます。
但し、その装置を目的地に設置する必要があり、設置する為には通常の方法でしか移動出来ないと言う現実的にはほぼ不可能であると言う話です。
また、この空間を圧縮すると言う話ですが、これを実現するには銀河中のエネルギーの総和くらいとか言うような途方もない数字だそうです。
※質量もエネルギーの一形態であると言うことを思い出してください。

cozycube1 · Answer

「ローレンツ変換」でネット検索してください。相対論では、それで計算します。もしかすると「ウラシマ効果」や「双子のパラドクス」（パラドックス）でも、いい説明があるかもしれませんよ。
　いろいろサイトを見てまわって、そこで分からないときは、今度は具体的に質問できるはずですから、ここをまた利用しましょう。
　ただ、既に回答が出てるように、光速の10%ではさほど影響はありません。光速の87%でやっと時間や長さが半分程度になります。

cliomaxi · Answer

>質問では「光速の１０分の１の速度」を議題？にしていますので・・・

いやいや、単純に置き換えて考えてください。
「光速の1/10の速度で移動する宇宙船が1光年の距離に到達する時点が10年」
単に言葉の並べ替えのように思うかも知れませんが、基準が光速度であると言うのが重要なのです。
飽くまで「思考方法」です。
中々うまい喩えが思いつきませんが・・・・。

ただ、光速の10%だろうが70%だろうが5年で5光年は移動出来ません。
しかし光速の70%になると前回の回答以上にそこまで加速させるだけのエネルギーを得る事が問題になるでしょうね。

※参考までに。
相対性理論では質量の有る物質が光速を越えて移動する事は出来ないとなっています。(エネルギーを注げば注ぐほど速度では無く質量に変換されてしまう為)
しかし空間の膨張などはこの制限を受けません。
若し星間移動をするなら、現代科学で理論的に可能とされている方法は、宇宙船と目的の惑星(恒星でも衛星でも良い)の間の空間を圧縮してしまう事です。
宇宙船自体は加速度0なので加速する為に注いだエネルギー質量に変換される事の無いし、時間的な問題も無くなります。(厳密では無いが)
この方法なら相対性理論にも反しません。

cliomaxi · Answer

こう考えてみてはどうでしょう。
人間はどうしても「時間」を基準としてしまいますが、相対性理論の基準は「光速度不変」です。
つまり「1年で光が進める距離が1光年」ではなく「光が1光年進んだ時点が1年」

isa-98 · Answer

出来た。

１/2（ｖ＾２/c）の分母と分子を入れ換えれば出来る。
１/０．１＝１０
１０＾２/２＝５０年。（地球の時間の遅れ。）つ＾＿＾）つ

５年で行ける事になる。＾＾；

sanori · Answer

＞＞＞
結果的に、やはり映画の設定ミスなのでしょうか？
どんな条件(誰から見るか、また誰にとっての時間か)でも
光速の１０分の１の速度の宇宙船を使い５光年をたった約５年で移動する事は不可能なことなのでしょうか？


単に掛け算を間違えた可能性もあり。

時速２０キロで３時間走ったら６キロ
のように間違えたのかも、です。

Tacosan · Answer

光速の 1/10 の宇宙船で 5年飛んだら, 移動距離は 0.5光年です.
この程度の速度であれば時間の遅れ (ないし距離のちぢみ) の効果は 0.5% くらいしかないので, 誰が測っても大きな問題にはなりません.

sanori · Answer

こんにちは。

１／１０　×　光速　×　５年　＝　０．５光年
です。

ただし、このように考えてください。

宇宙船をはたから見ている観測者から光速の１０分の１に見えるとき、
宇宙船は０．５光年進んだように見えます。
しかし、観測者から見て、宇宙船の中にいる人の腕時計の針は著しく遅く進むように見えます。

宇宙船内にいる人から見て周りが光速の１０分の１のスピードに見えるとき、
宇宙船内にいる人にとっては５年で０．５光年先に着き、自分の腕時計も遅れません。

つまり、「誰から見て光速の１０分の１か？」が大事です。

光速の１０分の１の速さで

>でも、世界興行収入第１位の映画がそんな事するでしょうかＷ

>物質と反物質がぶつかり、消滅するときに発生するエネルギーを利用するそうです！！

「ローレンツ変換」でネット検索してください。

>質問では「光速の１０分の１の速度」を議題？にしていますので・・・

こう考えてみてはどうでしょう。

出来た。

＞＞＞

光速の 1/10 の宇宙船で 5年飛んだら, 移動距離は 0.5光年です.

こんにちは。

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