光速近くの宇宙船に乗っている人の所作(ご飯を食べたり、話しているくちの動きなど)は地球から見て、スロ

光速近くの宇宙船に乗っている人の所作(ご飯を食べたり、話しているくちの動きなど)は地球から見て、スローモーションに見えますか？

時計が遅れて見えるということは、日常的な動きがスローに見えるということでしょうか？

No.1 回答者： むらさめ 回答日時： 2021/02/10 10:57

光速に近づくにつれて時間の進行が遅れますから、外部の静止した観測者から観るとスローモーションのように観え、ウラシマ効果と言ったりします。

粒子加速器で寿命の短い素粒子を光速の何割かまでに加速すると、素粒子の寿命が伸びることで、ウラシマ効果は確認されています。

中にいる人は、全くそんな感じを感じを受けていないです。

この回答へのお礼

中にいる人たちから地球の人を見ると、スローモーションに見えるんですか？早送りに見えますか？

お礼日時：2021/02/10 17:30

No.2 回答者： 宇宙少年ソラン 回答日時： 2021/02/10 10:58

見えると言うこと自体が

同じ速度では。

No.3 回答者： evacqy64aew53 回答日時： 2021/02/10 11:10

地球から見えるとしたらそうなる現実には

見ること出来ない

この回答へのお礼

可能だと思います。

お礼日時：2021/02/10 17:31

No.4 回答者： satoumasaru 回答日時： 2021/02/10 11:56

No1さんのおっしゃるとおりです。

相対速度が光速に近づくにつれ、宇宙船の動きが遅くみえます。光速度になった時点で停止します（実際には質量のあるものは光速度にはなれませんが）。ただ宇宙船に乗っている人はごく普通の生活が続くだけであって、地球から「そう見える」だけにすぎません。

同じ事が、宇宙船から地球をみた場合もおこります。宇宙船からみたら地球が光速近くで遠ざかっていることになり、地球にいる人の所作が遅くなります。

どちらからみても相手は遅く見えるのですよ。「あらゆる慣性系は物理法則について同等」なのです。くわえて「真空中の光速度は一定」というのが特殊相対論の定理です。時間や距離というのは相対的なものというのですね。なにか釈然としないのですが、量子論といい相対論といい自然は非常識にできていると達観しなければならないようです。

この回答へのお礼

宇宙船が地球に戻った場合には、加速度を考慮しても
宇宙船の方が年が若いのでしょうか？(時間の経過が遅い)

お礼日時：2021/02/10 17:32

No.5 回答者： tknakamuri 回答日時： 2021/02/10 13:17

地球はあっというまに通り過ぎてしまうので

地球からリアルタイムに観測することはできません。

そこでカメラを持った人を何百万キロも一列に並べて
自分の前に宇宙船が来た時、時刻入りで写真をとります。
この写真を集めてきて動画を作れば、
ゆっくり動いているのが見えるでしょう。

動画データを無線で送って貰っても良いでしょう。
動画の各コマに宇宙船の位置が入っていれば、電波の伝搬時間
の変化を補正して動画を見ることができるでしょう。
それでもゆっくりに見える筈です。

この回答へのお礼

地球から観測できないというのはよくわかりませんが、

お礼日時：2021/02/10 17:38

No.6 回答者： stomachman 回答日時： 2021/02/10 14:21

「見える」という考え方ですと、遠くから光が届くまでに時間が掛かることによる見え方の変化が問題になります。

すなわち、近づいて来る間と遠ざかる間とでは状況が変わるし、宇宙船が飛ぶ軌道（直線）からどれだけ離れたところから見ているかによっても話が変わる。
　この、光が届くのに時間が掛かる、ということで見え方に生じる効果を補正すると、ようやく「時計が一定の比率で遅れる」ということが言えるわけです。
　で、おっしゃる通り、「時計が遅れる」というのはありとあらゆる現象がゆっくり進むってことです。「日常的な動き」はもちろんのこと。

この回答へのお礼

光のドップラー効果のことですか？

お礼日時：2021/02/10 17:35

No.7 回答者： s_hyama 回答日時： 2021/02/10 15:47

そうですね、移動していることと、中のスローモーションが同時にみえるということです。

数式にすると、

c²(地球の観測者の光速)＝v₋²(宇宙船の運動)＋w₋²(宇宙船の中の光速)

逆に宇宙船の中から外の人の所作の見え方は、ハイスピードでみえます。

w₊²(地球の光速)=c²(宇宙船の観測者の光速)＋v₊²(宇宙船の運動）

これはセカンダリドップラー効果ですが、正確にはこれに音と同じプライマリードップラー効果が加わります。
https://note.com/s_hyama/n/n2fe7d8fd6661

だから光速という波動速度の差により、宇宙船の系を形成し、相対運動の速度になります。

±v²(宇宙船の運動）=w²(地球の光速)ーc²(宇宙船の観測者の光速)

この回答へのお礼

No.4さんと意見では、どちらから見ても遅く見えるとのことですが、

お礼日時：2021/02/10 17:36

No.8 ベストアンサー 回答者： satoumasaru 回答日時： 2021/02/10 18:14

No4です。

お礼の中にご質問がありましたので再度回答します。

＞宇宙船が地球に戻った場合には、加速度を考慮しても
＞宇宙船の方が年が若いのでしょうか？(時間の経過が遅い)

先ほどは等速度運動（慣性系）の話をしました。
一定のスピードだと、お互いがお互いを「遅く」観測されます。
ところが地球に戻る場合はどこかでUターンをします。
そうなると加速度運動になるんですね。

加速度運動というのは広い意味では加速だけではなく減速も含みます。
そうなると特殊相対論ではなく一般相対論の世界になります。
一般相対論によると加速度運動があれば時刻が遅れます。
一方、地球の方は加速度運動がおこりません。
それで地球に戻ってくれば、宇宙船の人が若くなるんです。

なお、一般相対論は加速度と重力を同一とみなします。
ですので重力がつよいところでは時間の進みぐあいが遅くなるのですよ。
この重力が強いところは時間の進みが遅いというのは実験で確認されています。

この回答へのお礼

ありがとうございます。理解できました。

お礼日時：2021/02/10 19:08

No.9 回答者： stomachman 回答日時： 2021/02/10 18:39

No.6へのコメントについて。

> 光のドップラー効果

　全ての現象が、近づくときは早送りで、遠ざかるときはスローモーションで見えることになり、（これは文字通り見える話、つまり見かけの効果です）、すると光の振動数も違って「見える」わけですから、これは光のドップラー効果が生じる原因の一つです。
　しかし「一定のペースで時計が遅れる」現象は、こういう見かけの効果を差し引いて、なお生じているわけで、これは光のドップラー効果に寄与するもう一つの原因です。

No.10 回答者： s_hyama 回答日時： 2021/02/10 19:34

＞No.4さんと意見では、どちらから見ても遅く見えるとのことですが、

それは電磁気学の真空中の光速は一定であると、ニュートン力学の相対性原理（慣性系での物理法則は同じ）という要請が両立しないというアインシュタインの勘違いから、系間で光速を変化させている媒質の影響を排除し、光速度不変の原理を導入してしまったからです。

慣性系っていう概念はニュートンもアインシュタインも怪しいと睨んでいまして、怪しいのでニュートンは絶対静止座標系を前提にして法則に繋げました。
その絶対静止座標系を排除する場合は、自由落下のような非慣性系（重力と慣性力が釣り合って）で等方性の慣性系が形成されますので、光速は変化しています。　むしろ光速差によってガリレイ系が形成されると言うのが本質です。
電磁気学の要請は、自由空間での光速が一定というもので、境界条件があるような慣性系間での光速が一定を要請していません。

だから相対運動の方向に関係なく、より運動している方の時間がスロー（速さ）が変化します。