A 回答 (14件中1~10件)
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No.14
- 回答日時:
相対性理論云々で、光速までの加速が不可能・・・はその通りなのですが、この手の質問はそんな話ではありません。
光速に近いと劇的に時間の進みが遅くなることが観測出来ているのは、素粒子などの寿命など、ミクロなものに限っての局所的な話だけです。
GPS衛星レベルでは、特殊相対性理論の効果で光速で移動するので時間が遅れたり、一般相対性理論の効果で重力が弱いので時間が進んだり・・・・しますが、
一日、3/10000秒です。通常生活では気が付くことさえ不可能です。
それを踏まえれば、相対性理論以前に、通常の想像力をもってしても、光速や、光速のレベルまで、マクロな物体を加速するのは、現代の科学では非現実的です。
最先端の商用飛行機だって、地球一周するのに20時間かかかるのに、光速は1秒で地球七周半ですよ。
桁が違うぐらいのスピードだということです。
No.13
- 回答日時:
質量あるものが一旦光速に達すれば?、慣性の法則(通用するかどうかは、ともかく)で移動し続けられるようでも・・・。
問題はどうして光速まで加速するか?。
いきなり光速に・・・・では慣性の法則と真っ向から対立、分子、原子よりさらに細かい木っ端みじん?。
順次加速しても光速に近づけば質量が無限大に近づくとか?、そうなれば加速に無限大に近いエネルギーが必要になります。
例外?が重力による加速、重力による力は質量に比例します、質量が無限だい近くになれば比例して力も無限大近くになります。
>ふわっと衛星みたく地球を周回するイメージでしたが、遠心力で飛ばされてしまうのかな
衛星は常に重力の影響で落ち続けています。
落ちて地球との距離が小さくなったはずが、速度が速いため、地球が丸いので、地平線の方が逃げた感じになり、地球上で見る限りいつも同じ高さになるだけです。
速度がさらに速くなれば、落ちる距離より地球から離れる距離のほうが大きくまります、光速は比較にならないほど速いですね、落ちる距離など誤差の範囲かもしれません。
遠心力ではありません
No.11
- 回答日時:
細かい計算は、実は苦手でw
以下は間違えているかもしれませんが、イメージとして。
地球の周りをぐるぐるというのは、ご存じの通り光速は1秒で地球を7周半する速度ですから、すこし現実的ではないので、地球の公転軌道くらいを、つまり太陽の周りをぐるぐる回るとします。
この時に必要な向心力(中の人が掛かる遠心力)は、相対性理論では光速に近づくほど無限大に大きくなっていきますが、ざっと古典的な値を出して、どの程度か見てみましょう。
向心力の近似式は、
a=v^2/r
vが光速:3万km/s = 30 0000km/s = 3 0000 0000 m/s = 3 x 10^8
rは太陽と地球の距離:1億5千km = 1 5000 0000 km = 1500 0000 0000 m = 15 x 10^10
式に当てて
a = 3x3x 10^(8+8) / { 15 x 10^10 } = 3 x 10^16 / 5 x 10^10 = 6 x 10^5
60 0000 m/s^2 ですね。
地球の重力加速度は、おおよそ 10m/s^2 ですので、ざっと6万倍の向心力(遠心力)ということになります。
相対論では、上記のように、光速に近づくほど無限に向心力も必要となります。6万倍程度では、それほど光速に近くないかもしれません。筋肉ムキムキどころか、生きていけないですね。
# 計算間違いが無ければ良いのですが
No.10
- 回答日時:
【 No.8 訂正です 】
上がら4行目
(誤)(1)光速(秒【 族 】30万/km)で移動する。
(正)(1)光速(秒【 速 】30万/km)で移動する。
上から10~11行目
(誤)アインシュタインは、「特殊相対性理論」から「一般相対【 英 】理論」を提唱し、
長らく、宇宙物理学をリードしました(ドップラー効果や、光速度普【 遍 】の法則、E=MC2、アインシュタイン方程式など)。
(正)アインシュタインは、「特殊相対性理論」から「一般相対【 性 】理論」を提唱し、
長らく、宇宙物理学をリードしました(ドップラー効果や、光速度普【 変 】の法則、E=MC2、アインシュタイン方程式など)。
※【 ★ 】【】内が誤植です。
No.9
- 回答日時:
地球のまわりを「衛星みたく」周回したい (通称「ケプラー運動」) なら, 求められる速度は光速に比べて
めっちゃ遅い
です. 地表面を周回するなら (摩擦を無視して) 7.9 km/s 程度, 静止衛星軌道ではもっと遅く 3.1 km/s 弱. なお, これらの場合軌道を周回すると地表面にいるよりも時間が*速く*進むことにも注意.
これに比べてより高速で地球のまわりを周回しようとすると, 地球の重力では留められないので
むりやり押し止める
べく下 (地球) 方向に力を加え続ける必要があります. もちろんそのための燃料はどうにかして調達することになります.
ちなみに, 本件とは全く関係ないのですが
空間をアレコレして超光速移動する
こと自体は相対性理論に反しないので (エネルギーをどうするかという点で机上の空論となってしまうことを除いて) 可能という説もあります. ただし, 周囲の空間に対して自分が動くわけではないので, 「時間の流れ」はなにもかわりません.
No.8
- 回答日時:
こんばんは。
なかなか興味深い質問ですね。
この類の質問には、二通りの方法が考えられます。
(1)光速(秒族30万/km)で移動する。
(2)タイムマシンで移動する。
今回は、光速移動の質問なので、回答してみますね。
他の回答者さんが回答しているように、20世紀初頭、それまでの宇宙物理学の理論だった
アイザック・ニュートンが提唱していた「万有引力の法則」では、説明がつかない事が判明。
そこに登場したのが、アルバート・アインシュタインでした。
アインシュタインは、「特殊相対性理論」から「一般相対英理論」を提唱し、
長らく、宇宙物理学をリードしました(ドップラー効果や、光速度普遍の法則、E=MC2、アインシュタイン方程式など)。
このアインシュタインの理論から、「光速より早く移動する事は出来ない」と、長らく信じられてきました。
しかし、20世紀後半、ニールス・ボーアに代表される「量子力学」の発展により、「光速より早く移動出来る方法」が見つかりました。
正確な表現は「光速より早く移動する空間が存在する」と言う事です。
つまり、「空間自体」は、光速より早く移動する事が、宇宙空間に設置されている「ハッブル宇宙望遠鏡」の観測により証明されました。
ただ、この理論の欠点は「空間」と言う、とてつもない広い部分が光速より移動出来るだけで、宇宙船のように、極めて小さな空間では、
光速より早く移動する事は不可能です。
たとえば、同じ数字を扱う「数学」。2×2=4。これは、何億年経過しても変化しませんよね。
しかし、物理学(宇宙物理学)は、理論や科学技術の発展により、それまでの「常識的理論」が変化する可能性があります。
つまり、今の「物理学(宇宙物理学)」は、何十年、何百年、何千年後には「理論」が変化している可能性が高いのです。
現在の物理学の理論では、光速より早く、あるいは、光速に近い速度で移動する事が可能になる理論や技術が発展する可能性はあります。
ただ、今の理論では、光速に近づけば近づく程、「速度が遅くなる」と言う理論が証明されています。
No.7
- 回答日時:
飛んでいくのは良いけど、戻ってくるのは至難の業だよ。
ちなみに難病の本人にしてみれば、周りが早く時間が過ぎていくだけで、自分の寿命が延びてるって訳ではない。
でもって、飛んでいくだけなら、姥捨て山よろしく、宇宙に難病の人を放りだして捨てるだけの話になってしまいます。
大雑把な話だと、地球の重力と同じくらいの加速を1年間続けると、光速に近い速度に到達するんじゃなかったかな。もちろん2年、3年と続けると、より光速に近づいていく。ところが止まるのに、やはり加速と同じ時間がかかる。つまり10年加速したら止まるのに10年、折り返して加速するのに10年止まるのに10年。計40年。おじいちゃん、お元気ですね。
No.6
- 回答日時:
「何ものも光速度を超えて移動することは出来ない。
(アインシュタイン博士)」どうして、速度の上限は光速なのでしょうか。では、光とは何でしょうか。光は粒子でしょうか、それとも波でしょうか。それを考えるには、何故光は光速を超えて進まないのかがヒントになります。光が粒子であれば、更にエネルギーを加えると、幾らでも速く動きそうです。しかし、現実にはその様なことは起こりません。それは何故でしょうか。
現在の物理学では、「超ひも理論」が最も有力視されています。そして、宇宙を次の様に想定します。
宇宙開びゃくの瞬間、宇宙は非常にエネルギーの高い状態にあり、個々の「超ひも」は自由に空間を動き回っていました。しかし、宇宙のエネルギーが、100GeVになった時、「超ひも」は第三回目の相転移を起こしました。相転移とは、水蒸気が冷えて氷となる様な現象を言います。水蒸気として自由に動き回っていた水の分子は、冷えて相転移を起こし氷の分子として固定され、もはや自由には動き回ることが出来なくなります。
ここからは、オリジナルです。
ビッグバンの初期には、「超ひも」は光速を超えて自由に移動していました。しかし、宇宙のエネルギーの低下に伴い、宇宙は相転移を起こし、「超ひも」は固定され網状に繋がったと考えます。
そして、その「超ひもの網」の上を、物質や光及び重力・電磁力・強い力・弱い力の4つの力は、振動として伝わると考えます。つまり、物質が移動して見える現象は、実は超ひもの物質としての振動が、次々と隣の超ひもに伝わる現象であると思います。そして、「超ひも」の振動自体が光速で伝わるので、何ものも光速以上で伝わることは出来ないのです。
超ひも理論では、物質も光も一本の超ひもの振動として表現されます。超ひもの長さをプランク距離Lと言います。振動が超ひもの端から端まで伝わるのに要する時間をプランク時間Sと言います。超ひもの振動は光速Cで伝わります。従って、
光速C=プランク距離L÷プランク時間S=L/S= 1.616199×10-35m÷5.39106×10-44秒=299,792.5㎞/秒となります。
ここで注意したいのは、1本の超ひも上を光は光速で振動として伝わることです。そして、真空中も同じ光速で光は伝わります。これは単なる偶然でしょうか。
真空中には、超ひもが繋がったものがあり、その上を光はそのまま光速で伝わっていると考える方が自然です。
上記で述べた通り、幾ら光の質量が0でも、光が粒子なら、エネルギーを加えると更に幾らでも加速するはずです。なぜ、光の速度は299,792.5㎞/秒が限界なのか、そのヒントは1本の超ひも上を伝わる光の速度が光速であることにあると考えます。
本来は、物質も光と同様に光速で「超ひもの網」上を伝わろうとします。しかし、「超ひもの網」である空間にはヒッグス場があり、物質がその中を移動すると、ヒッグス粒子が生じ物質にまとわり付き動き難さである質量を与えます。その為に、物質は光速未満でしか動くことが出来ないのです。
※ヒッグス粒子が物質にのみ作用し光に作用しない仕組みは、「超ひも理論」を参照してください。
私は、この理由により物質は光速未満でしか移動出来ないと考えます。相転移する前の宇宙は、超ひもが繋がっておらず、自由に飛び回っていたので、光は光速を超えて移動することが出来ました。インフレーション理論でも、宇宙開闢の一瞬あらゆるものは光速を越えた速度で飛び散ったと考えます。その後、宇宙は相転移し、超ひもが網状に繋がったので、光は光速で真空中を伝わる様になりました。
この様に、光も物質も全てのものは「超ひもの網」上を波として表されます。超ひもの振動自体が光速cで伝わるので、何ものも光速を超えて移動することが出来ないのです。
まとめると、宇宙開闢のごく初期の光速を超えて膨張した時や、地球から遥か遠く離れ光速を超えて膨張している部分では、「超ひもの網」が形成されていないので、個々の「超ひも」は物質や光等として振動しながら、光速を超えて自由に動き回ります。
一方、「超ひもの網」が形成されている時や部分では、物質や光はその上を振動として伝わり、その振動自体が光速なので、「何ものも光速を超えて移動することが出来ない」のです。
No.5
- 回答日時:
ANo.4です。
時間の進み方を目に見えるよう変えるには少なくても光速の99.9%以上に到達しないといけません。
例えば、宇宙船が299750.82Km/秒(光速の99.986%)で飛行できた場合、船内時間で1秒経過すると、地球では60秒経過します。
ちなみに、光速の50%では、船内時間で1秒経過すると、地球では1.15秒しか経過しません。
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回答ありがとうございます。
光速とは言わないまでも、ある程度の速度まで加速して、
数年、数十年先に行けることも難しいのでしょうか?
光速になった時にどれだけ地球上と時間の進み方が違うのかも
把握できていないですが、、
ふわっと衛星みたく地球を周回するイメージでしたが、遠心力で飛ばされてしまうのかな