ミューオンの寿命について

普通に考えたら地球にたどり着く前に消滅してしまうはずのミューオンが、相対性理論という延命装置のお陰で地球に降り注いでいる。という話です。
その理由は、
①地球からミューオンを見れば、飛来してくるミューオンの時間が遅れたので、崩壊前に地球にたどり着いた。
②ミューオンから地球を見れば、動いているのは地球なので進行方向の空間（大気、距離）が縮み、移動時間が短縮したので崩壊前に地球にたどり着いた。ということです。
私的には、②は理解できます。ミューオンから地球を見れば、空間が縮んで地球も縦長にスリムに見えて時間も遅れています。（時間の遅れは延命とは特に関係はないと思いますが。）
問題は①です。地球からミューオンを見た場合は、ミューオンの時間の遅れは勿論ですが、他にもミューオンの進行方向に空間も縮んでいるのではないでしょうか。
相対性理論は双方の見え方は対等だと言っているのですから。なぜミューオンと地球の間の空間の縮みの話が出てこないのかわかりません。
どなたか詳しい方、よろしく教えて下さい。

質問者からの補足コメント

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  雪かきの疲れも取れましたので補足記事を書きます。皆様ご投稿どうも有難うございました。
  私がこだわっているのは地球からミューオンを見た場合、ミューオンの時間の遅れとミューオン自体が縮んで見えるのはわかりますが、ミューオンの進行方向の空間も縮むのでは、ということです。
  でも他の記事を見ると、この時の空間は動いていないので縮むことはない、ということで私の考えは間違っているようですが、その理由がよくわからないのです。
  例えば今、地球と同じ大きさと質量を持つＡという惑星とＢという惑星が真空の宇宙空間に存在していて、ＡがＢに向かって高速で移動しているとします。
  そうするとＡからＢを見ると、ＡＢ間の距離は縮み（大気の有無は関係ないと思います。）、Ｂの時間は遅れているように見えると思います。

    補足日時：2023/01/26 11:11

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  そして今度は立場を変えて、ＢからＡを見た場合も全く同じように見えるのではないかと思います。
  もしこの考え方が正しければ、先程のミューオンの場合と理屈が異なってきます。
  ミューオン自体が縮んで見えるということは、ミューオンの周りの空間が縮んでいるからだと思うのです。
  ですから、ミューオンの場合も、自身の縮みと空間の縮みもあるが、無視できるほど小さいので周知の事実として最初から考慮せず、時間の遅れだけを取り上げているのである。ということであれば納得できるのですが・・・。
  以上ですが、どなたかもう一度教えて下さい。

    補足日時：2023/01/26 11:13

No.4 ベストアンサー 回答者： tknakamuri 回答日時： 2023/01/26 13:04

高速で運動している物体が縮んで見えるということと、

ある空間(慣性系)上で静止している2点が別の慣性系から観測すると
距離が小さくなる
というのは本質的に同じことです。

これを空間が縮んでいると呼ぶのはちょっと私には違和感があります。
時空の対応がズレている(回転している)
というのが良いかも(^_^;)

この回答へのお礼

時空の対応のズレ（回転している）を勉強させていただきます。
どうも有難うございました。

お礼日時：2023/01/27 13:53

No.5 回答者： abikon990-08321-3-29 回答日時： 2023/01/26 16:09

ミューオンが運動によって寿命が延びるのは、核と殻の間に働く磁気斥力が大きくなるからであり、時間の遅延も空間の収縮も起こっていません。

『素粒子と宇宙の疑問 知りたい肝心のところをとことん具体的に解説 ーこの世界は何からできているのか 宇宙はどのように始まり終わるのかー』 https://www.amazon.co.jp/dp/B08DNG1HS1

この回答へのお礼

難しくてよくわからなくて済みません。有難うございました。

お礼日時：2023/01/27 13:56

No.3 回答者： tknakamuri 回答日時： 2023/01/25 17:36

>地球からミューオンを見た場合は、

>ミューオンの時間の遅れは勿論ですが、
>他にもミューオンの進行方向に
>空間も縮んでいるのではないでしょうか。

ミューオンは進行方向に縮んでるはずです。

ミューオンはレプトンだから変形は観測しにくそうだけど
加速器で光速近くまで加速した陽子が衝突時に扁平になっている
ことは観測されてます。

>なぜミューオンと地球の間の空間の縮みの
>話が出てこないのかわかりません。

その話の主題が、「何故ミューオンが地表まで届くのか？」
だからでしょう。

No.2 回答者： angkor_h 回答日時： 2023/01/24 18:15

時間が遅れる、と言うのと、空間が縮む、と言うのは同じ事で、

言い方を変えているだけです。
観測者から見るか、移動している当人から見るか、という、
見方の差でしかありません。

この回答へのお礼

距離＝速度×時間（速度はCで共通）ですから、距離（空間）と時間は一体であるということですね。
ありがとうございました。

お礼日時：2023/01/27 13:51

No.1 回答者： Tacosan 回答日時： 2023/01/24 18:13

その話だと, 多分「地球にたどり着く前」じゃなくて「地表にたどり着く前」だと思うんだ.

実際のところミューオンが走るのは大気中なので, 地球から見れば大気は (近似的に) 静止しているのに対しミューオンから見ると大気は地球といっしょに運動する. つまり大気は地球とミューオンとに対して異なる相対速度 (の大きさ) を持っている.

この回答へのお礼

早々のご投稿有難うございました。
大気の件、参考にさせていただきます。

お礼日時：2023/01/27 13:43