粒子加速器で粒子を加速して粒子の速度が光速に近付くとき、粒子の運動エネルギーが増大するのでその分質量が増大してしまうと聞いております。重たくなった粒子を加速するためにはよりたくさんのエネルギーが必要になり、光速に達するためには無限大のエネルギーが必要になるということによって、粒子は決して光速を超えられないという話は読んだことがあります。ですけど、粒子加速器で光速の99,999999%まで加速させた粒子をさらに加速させるために、粒子加速器の先端を質量が大きな星、例えば太陽に向けて、光速に近い速度にまで加速された粒子を発射したときに、相対性理論的に重たくなった粒子は太陽の重力に引っ張られてどんどんと更に加速していき、簡単に光速を超えるのではないでしょうか。なぜなら、物体に働く重力はその物体の質量に比例して大きな力が働くからだと思うのです。つまり、粒子加速器でこれ以上加速できないくらい重たくなった粒子でも、重力に引っ張られれば質量に比例した力が働くので、質量の増加に妨げられることなく等加速度で落下していき、途中で光速を超えるのではないでしょうか?相対性理論の話で物体は絶対に光速を超えられないという話を聞くたびに、重力によって加速する物体は光速を超えられるんじゃないかなと考えてしまいます。単なるSF好きの私でも分かるように重力場に引っ張られても光速は超えられないことを説明してほしいです。同様に、重力場を作り出して推進力を得るような宇宙船であれば簡単に光速の壁を超えられるのではないかとも考えてしまいます。どこが間違っているのかどなたか教えて欲しいです。
No.3
- 回答日時:
質量が無限大に近づくような極限的状態では万有引力の法則は成り立たない。
それ故に等加速度運動も出来ない。というのがあなたの疑問に対するとりあえずの答えになるかと思います。ご回答ありがとうございます。
頂いた文面から察するに、恐らく単純に運動方程式を適用できない状態があって難しい計算が必要になるということなのでしょうか。もしかしてそれは落下する物体の時間が自分の質量の増大によって遅くなることが関係しているのかな、とも思いました。何か理解が開けそうな気がします。まだもやもやしてますけど解決の糸口が見えた気がします。ありがとうございます!
No.4ベストアンサー
- 回答日時:
>粒子加速器で粒子を加速して粒子の速度が光速に近付くとき、粒子の運動エネルギーが増大するのでその分質量が増大してしまうと聞いております。
これがまちがっているかと。
まず、光速度不変の原理を前提として理論を組み立ててたら、うまくいったので、この世はそうできていると考えよう。
ってことです。物理学の基本的な考え方ですね。
その前提で、速度合成の式をつくれば、光速以下の速度をどうやって足しても、光速以下にしかならない。
その前提で、運動方程式を古典論的に見ると、質量が無限大まで増えないと、光速にはならない。だから常に光速以下・・・
といろいろな解釈ができるということなので、そもそも光速度を最大値として、この世の中はできているのは今のところただしそうだなぁ・・・ということです。
前提から派生した、式の解釈を論破しようと試みても、正しい、正しくない以前に、意味がありません。
ありがとうございます!
運動エネルギーが増大するから質量が増大するのではなく、光速度不変の原理があるので光速を超えようとすると質量が無限大になってしまい、無限大に対してはどんな力も加速を与えることはできないということなんですね。私の認識が間違っていることに気付いた感じです。光速度不変の原理についてちゃんと理解してそこから追わないといけないということですね。そうさせていただきます。ありがとうございます。
No.6
- 回答日時:
①重たいほど重力で大きく加速するというのはアリストテレスや
古代人が犯した間違いですよね。重たいほど強い重力を受けるが
同時に動きにくくなるので、重力加速度は変わらない。
②特殊相対論では高速近くでも静止質量は変わらず、重力場を
作り出すことはありません。
相対論的質量とは、光速近くでの加速のしにくさを
古典的な力学に当てはめて質量になぞらえているだけです。
昔、相対性理論がまだよく理解されていなかった頃は
亜高速移動物体の巨大重力による被害を描いたSFが
流行りましたが(ラインスターとか(^^;)
今は恥ずかしい間違いだとわかったので誰も書かなくなりました。
とても勉強になります。ありがとうございます!
②は私の認識を正すというか理解を深める鍵になりそうです。②の4行は覚えておきます。ありがとうございました。
※ラインスターとかのそういう小説が昔あったんですね。知りませんでした。間違ってたんですね、面白いです。
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