急な坂道を下りながら走る乗り物があったとします。
ロケットエンジンのような強力なエンジンで加速します。
すると普通は光速に近づくと質量が増えて加速しにくくなりますが
この場合は、急な坂道を下っているので当然軽い物よりも重い物の方が
速く転がって行くので、光速に近づく→質量が増える→坂道をより速く下る
ことになり、今までは質量が増大する事によってなかなか速度が上がらず
絶対に光速を超えられませんでしたが、この方法だと質量が増大すればする程
スピードが上がるではないか!!
これは素晴らしい!
私は今、モーレツに感動している。(柳田理科雄風)

A 回答 (11件中1~10件)

いやいや、あなた方の考え方に敬服します。


soridasuさんの考えなかなか粋なものです!

多分空気もない、どこかの宇宙の巨大な恒星で実験したら光速を超えることが出来そうです。坂道ではなく、深い井戸の中に物体を落としても良いでしょう。

しかし、残念です。根本的なことを忘れていませんか?

相対論によると、速度が光に近づくと、時間がすすむのが遅くなります。そのために、その物体は光速を超えることは出来ません。

soridasuさん、もう少し、発展させて見て下さい。あなたならもっと面白いアイディアが浮ぶかも知れません。
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光速に近づくに従って時間がゆっくり進むようになると言うことは、光速に到達するまでは無限時間掛かるということです。

たとえそのような方法でいから加速しつづけてもロケットは光速に達するポイントPたどり着くには無限大の時間が掛かります。
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 速度が大きくなると質量が増大する、というのがまず間違いです。

こういうスカタンを堂々と書いてある啓蒙書が存在しているのは事実で、困った問題ですね。

 坂道でなくて、真下に落下させた方が話が早いのは勿論で、その場合、特殊相対性理論で完全に記述できます。
なぜなら、この場合
・重力場は、乗り物の運動の方向と同じ方向の加速度と等価であり、
・特殊相対性理論は、直線上の加速運動に適用可能だからです。
 (これまた、特殊相対性理論が使えるのは等速直線運動に限る、なんて嘘が書いてある啓蒙書がありますね。)

 特殊相対性理論で記述できる「方法」に過ぎないのですから、光速が越えられないのは言うまでもありません。

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=99959
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よくわかんないんですが・・・


光速に近づく→質量が増える→どんどん増える→坂道の土台(星)よりも重くなる?
それでもそのロケットは「坂道を下っている」といえるのだろうか・・・
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他の回答にもあるように、


「質量が増える→坂道をより速く下る」
の矢印の部分が間違っています。
質量が増えても、速く下ることはありません。
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真空のような移動抵抗がない空間を想定した場合には、どのような質量のものも同じ加速度しか得られません。

これは重力によって生じるエネルギーは質量分だけ積算される(重いといっぱいエネルギーを得られる)が、それを加速するためには質量分だけ除算される(重いといっぱいエネルギーを使う)からです。
真空の管を用いて、片方に羽毛、片方にビー玉を入れて同時にさかさまにすると、どちらも下に落ちる瞬間は同じであるという実験を、高校の物理の時間にやりませんでしたか?
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空気抵抗、坂道抵抗の件は宇宙空間から地球もしくは太陽もしくはブラックホールに向かって突っ込んでゆくことで解決できると思います。

が、

光速に近づくと増えるのは重力質量だと思いますか?慣性質量だと思いますか?
soridasu理論を成り立たせるためには慣性質量より先に重力質量が増加しないといけませんね。
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次の点はどう解決されますか。

kokiriko さんの抵抗の件
光速に近づく→質量が増える→摩擦抵抗が増加する→ストップする

動く時計の遅れの件
光速に近づく→時間の進みが遅くなる→進まなくなる

相対性理論については,下のペ-ジ等多くのペ-ジに説明があります。

 

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

この回答への補足

これならどうだ!!

光速に近づく→質量が増える→摩擦抵抗が増加する→ストップする
摩擦抵抗が増加するといっても転がり摩擦だから一番摩擦が小さい
それでも駄目なら摩擦の無い物質で出来ている坂だとかなり無理な仮定をする
許してくれい!

補足日時:2001/07/18 12:32
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え?抵抗って?



一番簡単に空気抵抗があるよね・・・・
それと、加速するための坂道っていったいどれぐらいいるかな?何百キロやそこらじゃ足りないような・・・
光速となるとかなりの加速距離がいるような気がしますが・・・。

どうします?博士??
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光速に近づく前に、星に(地球に)ぶつかるよ。


加速度無限大?無理でしょう。
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,,,,,,,,↑T=m(a+g)
____________________
|,,,,,,,l,,,,,,,,,,|↑a、↓g
|,,,,,,,l,,,,,,,,,,|
|,,,,,,,l,,,,,,,,,,|
|,,,,,,,l,,,,,,,,,,|
|,,,,,,,|,,,,,,,,,,|
|,,,,,,○,,,,,,,,,,|
|,,,,,,↓m(a+g),,,,|
|,,,,,,,,,,,,,,,,,,|
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この場合は、羽毛や紙の方が、空気抵抗の影響を大きく受けますので、したがって、ゆっくり落ちます。
でも、「重い物体」でも空気抵抗の影響が大きい形状をしているならば、必ずしも速く落ちるとは言えません・・・まあ、羽毛や紙よりかは速く落ちるでしょうけれど(^^;)
それから、斜面の場合でも一概には言えません。
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Aベストアンサー

 お礼、ありがとうございます。#4です。

>導線を動く電子は遅いけど、電流は速いってことですね?

 そういうことです。おおよそ理解されましたね。それならもう少しだけ、仕組み的なことを。

 水を満たしたホースで喩えたのは、水は圧力を掛けてもほとんど縮まないからです。しかし、パイプを通して空気を送る場合だと、圧力に応じて空気は収縮しますから、空気をパイプに押し込んでも、すぐには出口から空気が流れてくるわけではありません。

 金属中の電子を粒子と考えるとして(波として考えるのは、今回のご質問から外れるので置いておきます)、電子は負の電荷ですから、電荷同士には電気的な反発力が働いています。

 そこへ、電圧をかけて電子を流し込むと、そこで電子の密度が大きくなり、その先の電子を押すことになります。ちょっと、パイプに送り込んだ空気の圧力と似ている状況です。

 その電子同士の反発力ですが、その伝わる速さが光速度です。今は金属中の電子を考えていますから、金属での光速度です。真空中の光速度より、金属中の光速度のほうがちょっと遅いのですが、日常見る導線なら、真空中の光速度と同じと考えて差し支えありません。

 電流としての導線中の電子の移動速度は遅いけど、電圧が伝わる速さは光速度だということになります。電子を余計に流し込んだら、それによる反発力は、光速度で導線の反対の端まで伝わるわけです。そのため、スイッチを入れた途端に瞬時とも言える早さで電流が流れます。

 このとき、もしコンデンサとかコイルといった、電流変化に対して抵抗値が変わるような部品が回路にあると、一定の電流(電流が0の場合を含む)になるまでの、変化を見ることができます。そういう変化が起こっている上体を、過渡的な過程と呼んだりします。

>電子と電流の動く向きが逆ってのは知ってます

 その通りですね。電子の存在が分かるまで、仮に電気のプラスとマイナスを決め、プラスからマイナスに何かが流れるとしていたんですが、電子の流れだと分かったときには、既にプラスからマイナスに流れるとして、多くの数式化がされていました。

 もし「逆でした。式を全部書き直しましょう」なんてことをしたら、大変な作業です。古い式と新しい式を混ぜて計算したら、いろいろと事故も起こりそうです。そこで、電子の流れだけど、その電子をマイナスにしてしまおう、となったのでしょう。マイナスが流れてるんだから何も変えなくていいでしょ、というわけです。

 お礼、ありがとうございます。#4です。

>導線を動く電子は遅いけど、電流は速いってことですね?

 そういうことです。おおよそ理解されましたね。それならもう少しだけ、仕組み的なことを。

 水を満たしたホースで喩えたのは、水は圧力を掛けてもほとんど縮まないからです。しかし、パイプを通して空気を送る場合だと、圧力に応じて空気は収縮しますから、空気をパイプに押し込んでも、すぐには出口から空気が流れてくるわけではありません。

 金属中の電子を粒子と考えるとして(波として考えるのは、今...続きを読む

Q光速、質量

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光速度一定の原理はご存知のとおり、現時点では実験結果に過ぎません。
相対論は光速度一定の原理により導かれたというのは逆で、相対論を成立させるために光速度は一定である、と仮定したわけです。すると存外に面白い結果が得られたので光速度は一定であるとしておいた方が幸せ、ということですね。
将来的に相対論が破綻すれば、光速度一定の原理も見直されるでしょう。今のところ反証はないようですが。
これ以外にも重力定数/プランク定数など、現在の宇宙論には「マジックナンバー」がたくさんあります。なぜそれがその値なのか?ということを完璧に説明できる理論は今のところないようです。

最新の宇宙論である超ひも理論でも、理論を成立させるために宇宙は10次元であるという仮定を必要としますが、なぜ10次元なのか、そしてなぜそれが一見4次元に見えるのか、については謎のようです。

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参考URL:http://homepage3.nifty.com/iromono/kougi/ningen/node46.html

光速度一定の原理はご存知のとおり、現時点では実験結果に過ぎません。
相対論は光速度一定の原理により導かれたというのは逆で、相対論を成立させるために光速度は一定である、と仮定したわけです。すると存外に面白い結果が得られたので光速度は一定であるとしておいた方が幸せ、ということですね。
将来的に相対論が破綻すれば、光速度一定の原理も見直されるでしょう。今のところ反証はないようですが。
これ以外にも重力定数/プランク定数など、現在の宇宙論には「マジックナンバー」がたくさんあります...続きを読む

Q光速度不変の原理について

【質問1】
「亜光速の宇宙船から、併走する光の速度を測定すると、光は30万km/sの速度で宇宙船から離れていく。宇宙船からの見た目的にも、光はぶっ飛んで行く」
こういった例が光速度不変の原理の説明によく現れますが、

-----------------------
(1)宇宙船は質量を必ず持つ。よって宇宙船の速度は亜光速が限界(光速にはなれない)。なので、宇宙船からの見た目的にも、光のほうが速いので、光はぶっ飛んで行くように見える。
(2)亜光速である以上、宇宙船内の時間は遅く進む(が、光の速度で進む物の時間よりは遅くはない。亜光速の時間の遅さ<光速の時間の遅さ である)。
(3)宇宙船内は、亜光速なりには時間は遅くなるので、併走する光の速度を測定すると <亜光速なりに遅くなった時間の間に、光が進んだ距離÷亜光速なりに遅くなった時間=30万km/s> となり、光速度不変のつじつまが合う。
-----------------------
という理解でよろしいでしょうか?

【質問2】
また、この例は「亜光速の宇宙船から、併走する光を測定」についてですが、
「光から、併走する光を測定」の場合は、併走する光はぶっ飛ばず、とまって見える気がするのですが。。。(「速度(=km/s)」ではなく、「見た目」の話)

あるいは、光速同士(AとB)が併走すれば、AにはBがぶっ飛んで見えて、BにはAがぶっ飛んで見えるのかな?

【質問1】
「亜光速の宇宙船から、併走する光の速度を測定すると、光は30万km/sの速度で宇宙船から離れていく。宇宙船からの見た目的にも、光はぶっ飛んで行く」
こういった例が光速度不変の原理の説明によく現れますが、

-----------------------
(1)宇宙船は質量を必ず持つ。よって宇宙船の速度は亜光速が限界(光速にはなれない)。なので、宇宙船からの見た目的にも、光のほうが速いので、光はぶっ飛んで行くように見える。
(2)亜光速である以上、宇宙船内の時間は遅く進む(が、光の速度で進む物の時...続きを読む

Aベストアンサー

こんにちは、

【質問1】
(1)は、質問2の「1m/s差」の話を参考にしてください。
(2)は、光速と亜光速では全く別の世界です。亜光速がちょっと頑張れば、光速になれるのではありません。ですから、両者の時間の進み方の比較自体に無理があります。
 (そもそも光が時間を認識しているのかも不明ですし、時間を認識できない者がなぜ一定速度を保てるのかはもっと不明なのです。この当たりの話になると、「時間とは何か?」の論議から始める必要があります)
(3)はOKです。


【質問2】

仮に宇宙船が光より秒速1mだけ遅いと仮定します。
その場合、「光が秒速1mで移動するのを観測する」と思われますが、この場合、宇宙船の時計は3億倍くらい遅く動きますので、宇宙船の中の人がストップウォッチで計るとやはり、秒速30万という結果が出るのです。外から見ている人は、併走している様に見えます。

また、光同士の場合(その光が「目と心」を持っているとして)お互いの時間の進み方は同じで、お互いの速度も同じなので、お互いに併走していると思うでしょう。

 ご参考まで、この手の問題は実はいろいろな解釈があります。他にも多くの回答があると思います。小生も他の識者の回答を注目します。。

こんにちは、

【質問1】
(1)は、質問2の「1m/s差」の話を参考にしてください。
(2)は、光速と亜光速では全く別の世界です。亜光速がちょっと頑張れば、光速になれるのではありません。ですから、両者の時間の進み方の比較自体に無理があります。
 (そもそも光が時間を認識しているのかも不明ですし、時間を認識できない者がなぜ一定速度を保てるのかはもっと不明なのです。この当たりの話になると、「時間とは何か?」の論議から始める必要があります)
(3)はOKです。


【質問2】

仮に宇宙船...続きを読む

Q質量の増大について

イメージもしくわたとえ話で教えていただきたいのですが
光速度に近付くにつれて質量が増大するのは、どんなメカニズムなのでしょうか。教えてください。

Aベストアンサー

実は、質量には、「重力質量」と「慣性質量」という、2種類の”質量”があります。重力質量とは、重力の(発生)原因としての質量です。つまり、電気力に対する電荷と同じようなものです。一方、慣性質量とは、ニュートンの運動方程式F=maにおいて、mで表される質量のことです。相対性理論において、質量の増加といったときの質量、また、E=mc^2という式(アインシュタインの式)のmで表される質量は、慣性質量を意味しています。
素粒子物理学、高エネルギー物理学では、加速器を使った研究が進められています。この加速器の中で、電子や陽子は、ほぼ光の速さまで加速されています。ところで、高校の物理で学習するように、物体を円運動させるには、向心力が必要です。数式では、
 F=mv^2/r
と表されます。加速器における向心力は、磁界の中を電荷が動くときに受ける力、すなわち、ローレンツ力です。ほぼ光の速度で運動する電子の場合、相対性理論で要求される質量増加の補正をしなければ、この式に合わないのです。これが、相対性理論による質量増加の物理的現象です。これが起こるメカニズムというのは、特に考えなくて構わないと思います。そういうことを考えている人はいません。
質量増加の式は、
 m=m_0/(1-v^2/c^2)^(1/2)
ですが、これは、ニュートン力学を相対性理論に調和させるときに、要請されることなのです。相対性理論は、物体の運動規定する式をもっていませんから、ニュートン力学は必要なのです。マックウェルの電磁方程式とニュートン力学、(特殊)相対性理論という、三つの理論によって一つ無矛盾な物理理論が出来上がるのです。

実は、質量には、「重力質量」と「慣性質量」という、2種類の”質量”があります。重力質量とは、重力の(発生)原因としての質量です。つまり、電気力に対する電荷と同じようなものです。一方、慣性質量とは、ニュートンの運動方程式F=maにおいて、mで表される質量のことです。相対性理論において、質量の増加といったときの質量、また、E=mc^2という式(アインシュタインの式)のmで表される質量は、慣性質量を意味しています。
素粒子物理学、高エネルギー物理学では、加速器を使った研究が進められています。こ...続きを読む


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