空間が曲がるとは

質問です。

例えばの話ですけど、

自分のいる空間が、何かしらの強い重力が働いて、空間が曲がるとするじゃないですか。

そうなると、その空間が曲がっているというのは、周りのものが何もかも歪曲したりするという認識でよろしいですか？

また、そこに人がいる場合、その人は空間が曲がっていることを認識できるのでしょうか？　「あっ空間が曲がっている！」とか。

そもそも空間が曲がるってどういう感覚なんですかね。精神を病んで酔っているかのように、視界がぐにゃっと曲がるのと似たようなものですかね？

よろしくお願いします。

No.9 回答者： tknakamuri 回答日時： 2023/12/27 10:49

視界は歪みますよ。

写真は重カレンズ効果で歪んで見える銀河
宇宙の「チェシャ猫」です(^_^;)

ブラックホールの中央に黒い影(ブラックホールシャドウ)
が現れ、ブラックホールがリング状に見えるのも極端な空間の歪曲の為です。

No.8 回答者： tsumina 回答日時： 2023/12/26 13:17

補足ですが、重力はとてつもなく弱い力です。

よくよく考えてみてください。
地球という巨大な質量が生み出す時空の歪みと、そこから生じる見かけの力である重力は、手に取れる程度の棒磁石が生み出す磁力で、簡単に重力に勝って釘を持ち上げます。つまり、電磁気力などと比較して、桁違いに小さな力なのです。

なので、自分のいる空間に、とてつもない質量があり、それが時空を歪めを、体験することは、不可能なのです。

No.7 回答者： tsumina 回答日時： 2023/12/26 10:32

>自分のいる空間が、何かしらの強い重力が働いて、空間が曲がるとするじゃないですか。

いくつかの回答もそうですが、これが間違っています。

一般相対性理論によれば、重力は、

・　質量があると、時空が歪む。
・　歪み応じて、発生する見かけの力が重力である。

ってこと。つまり、重力は結果であって、時空を曲げているのは質量です。重力が時空を曲げているのではないのです。

＞そうなると、その空間が曲がっているというのは、周りのものが何もかも歪曲したりするという認識でよろしいですか？

まず、空間ではありません。空間と時間をあわせた時空が歪みます。
何もかも歪みます。

＞また、そこに人がいる場合、その人は空間が曲がっていることを認識できるのでしょうか？　「あっ空間が曲がっている！」とか。

それがまさに重力です。歪んだ時空を物が進むと、われわれは、そこに重力が働いていると感じるのです。地球上で、すべての物に重力が働くことで、それがわかります。

光も時空をまっすぐ進みますが、時空が歪んでいるので、重力で曲げられたかのように、感じますが、それは相当大きい質量でないと、観測できる曲がりになりません。

No.6 回答者： stomachman 回答日時： 2023/12/25 20:54

> 周りのものが何もかも歪曲したりする

空間が0でない曲率を持つとき、そこにモノがあれば、そのモノに力が掛かります。その力を潮汐力という。当然、硬いものは容易には歪まないですね。

No.5 回答者： ありものがたり 回答日時： 2023/12/25 19:09

ボールを投げると、地面へ落ちるように見えますね？

投げたボールは、手を離れた後は直進するのに...不思議ですね。
これは、地球の質量によって周囲の空間が曲げられているために
ボールの直進する軌道が
地面へ向かって曲がっているように見えてしまう錯覚です。
ボールはあくまで直進しているのであり、
空間のほうが曲がっているのです。

No.4 回答者： satoumasaru 回答日時： 2023/12/25 17:48

空間がまがっているというのは、遠くの慣性系からみた状態であって、実際にその空間にいる人には曲がっているというのはわかりません。

空間がゆがんでいるといるかどうかも観測する系によって異なるのですよ。

No.3 回答者： angkor_h 回答日時： 2023/12/25 17:14

一般的な空間、そんなのがあるかどうかはわかりませんが、

私の理解の範囲内で。

私たちが生活する空間は、慣性系(等速直線運動)です。
実際には地球は回転していますが、局所的には、という事になります。

その直線となるべきが曲がってしまう、これが空間の曲がりです。
当人には分かり得ません。

例えば、ブラックホール。
直進すべき光が捕まったら、曲がって吸い込まれてしまいます。
ブラックホールに落ちれば、一瞬ではなく、無限に落ち続けるらしいです。
はぁ、そうなんですか、と思うだけです。

No.2 回答者： taunamlz 回答日時： 2023/12/25 17:07

3次元の生き物は、3次元の空間の曲がりを視認できません。

なので、2次元について考えてください。

あなたは画用紙の上に書かれた◯です。
あなたは2次元の存在ですから、縦と横方向には動けますが、高さ方向には動けません。
3次元人の私が画用紙を曲げます。
画用紙は曲がりましたが、あなたが画用紙の中から見る景色は変わりません。
これが空間の曲がりです。


もう一つ同様に二次元で考えてください。
ゴムシートがあります。
ゴムシートの上にスーパーボールを置くと、ゴムシートが少し凹みます。
更にゴムシートの上に鉄球を置くと、ゴムシートが大きく凹み、スーパーボールが吸い寄せられるように近づき、鉄球にぶつかって止まります。
この凹みが2次元空間の重力です。
二次元で見ると凹みは見えませんが、鉄球にゴムボールが吸い寄せられます。
3次元で見ると高い方から低い方に落ちていっただけの話です。
これが空間の曲がりです。

3次元の話に戻ります。
空間の曲がりは4次元空間的に、3次元空間を曲げた状態です。
なので、3次元人には空間の曲がりを視認できません。
しかし、重力などの別の力として感じることはできます。

No.1 回答者： e12mv2 回答日時： 2023/12/25 16:55

空間の歪曲は光の進路に端的に現れる。

「重力の影響を受けて光が曲がる」ことがつまり「重力の影響を受けて曲がった空間の最短経路を光が進む」ことなのである。

曲がった空間の中にいる人間Aから見れば周囲の空間は「まっすぐ」で光は最短経路（つまり直線）を進んでいる。
それをその空間の外（たとえば無限遠にいる人間B）から見ると、人間Aのいる空間は曲がっており光も最短経路を通ろうとして曲がって進む。

というわけで、曲がった空間から人間が感じるのは重力だけであり、精神を病んだとも感じないし視界が歪んだりもしない。
実際地球人は全員、地球や太陽が曲げた空間の中にいる。
別に周囲を歪んで感じたりはしていない。

ついでに言うと、ブラックホールに落ちてゆく宇宙飛行士は、我々から見ると次第にゆっくりになってしまいに止まってしまう。
しかしこれも曲がった空間の外から見ている我々の見方である。
実際落ちてゆく宇宙飛行士にしてみれば、時間がだんだん遅くなって自分がのろまになっていくとは感じない。
時間も空間も変化しないし、残念ながら有限時間内に特異点に激突してしまう。