特殊相対性理論の「浦島効果」について。

Question

専門家の方にとっては、非常に馬鹿げた質問だと思いますが、思いっきり文系の私にとっては、たいへん興味があったので、質問させていただきました。どうか、よろしくおねがいします。

先日、特殊相対性理論の入門者向け解説本で、「浦島効果？」なるものについて、書いてあったのですが、それによると、「高速で移動すると、時間が遅れる」みたいなことが、書いてあったんですが、それは、本当なんですか？

ってことは、航空会社のベテランパイロットやキャビンクルーは、私のような凡人より、年より若いってことなのでしょうか？（もちろん、理論上のはなしですが、、。）

どなたか、超文系のわたしに、理論上どうなのか、教えていただけないでしょうか？よろしくお願いします。

ryn · Accepted Answer

> 航空会社のベテランパイロットやキャビンクルーは、
> 私のような凡人より、年より若いってことなのでしょうか？
若いって言うようなものではないですが，
時間の進みは遅くなっています．

ジェット機の速度を時速 1000km とすると，
じっとしている私たちの時間が1秒たったときに
パイロットの時間は
　0.999994秒
くらいしか経っていないといった感じです．
光速(秒速30万km)に比べてジェット機は遅いので
ほとんど変わりません．

フライト時間10000時間ほどのベテランパイロットで
200秒ほど静止状態の人よりも時間の進みが遅いくらいです．

nanashisan_ · Answer

前の３かたの回答で合っているでしょう。
「一般相対性理論」そんな難しいこと考える必要のない問題です。

tatsumi01 · Answer

皆さんのお答えで正しいのですが、ただし「一般相対性理論」での結果です。特殊相対性理論はまた違います。

どういうことかというと、RomeoWash さんに双子の弟がいて、光速度に近い高速のロケットで等速度飛行しているとします。弟さんは確かに運動しているので時間が遅れます（つまり年齢を取らない）。ロケットの速度が速いほど若くなります。

しかし、これは「等速で」という条件です。いきなり光速度に近い速度で飛行することはできません。弟さんが地球を飛び立つときは速度ゼロからだんだん加速します。そして、地球に返るためには一旦減速して速度ゼロに戻し、Ｕターンしてからまた加速→減速→着地を行わないといけません。そのときの時間の過ぎ方がどうなるかは計算が複雑で私にはできませんが、加速と減速で消しあって結局時間遅れはなくなるように思います。

さらに面白いことは「双子のパラドックス」です。弟さんは地球より高速で遠ざかっているので時間が遅れます（つまり年を取らない）。では、弟さんから見た RomeoWash さんはどうでしょうか。弟さんから高速で遠ざかっているので RomeoWash さんの時間は遅れ、年を取らない筈です。「お互いに相手より若い」というパラドックスが成立します。実は、これも単に計算上の話です。光速度に近い速度で等速運動をしている双子は出会うことがありません。したがって、どちらが若いかを決定することはできません。この問題もロケットの加速→減速を考えて計算すれば、特殊相対性理論の範囲では「出合ったときの年齢は同じ」となると思われます。

なお、一般相対性理論では重力の影響を考えるので状況が異なります。地球とロケットでは質量が大きく異なるので、相対論の効果が違うのです。結論として、「高速で運動する軽い物体（衛星など）の中では時間がゆっくり進む」となり、実験でも確認されているようです。

もちろん、相対論の影響で若くなるといっても、パイロットはせいぜい数秒若返る程度でしょう。胴体着陸の恐怖にさらされたりしたら、一遍に寿命が縮みます。

makopun2 · Answer

もうだいぶ前になりますが、どこかの研究所がジェット機に原子時計をのせて地球を一周する実験をしたそうです。その結果は、やはり相対性理論の予測するとおり遅れていたとか・・・。

N64 · Answer

光の早さに近い場合の話ですから、普通の旅行では、そんなことは起こらないと思います。地球の周りを1時間程度（？）で回るような早い乗り物で、わずかに時計の誤差が出る程度ではないかと思います。

特殊相対性理論の「浦島効果」について。

> 航空会社のベテランパイロットやキャビンクルーは、

前の３かたの回答で合っているでしょう。

皆さんのお答えで正しいのですが、ただし「一般相対性理論」での結果です。

もうだいぶ前になりますが、どこかの研究所がジェット機に原子時計をのせて地球を一周する実験をしたそうです。

光の早さに近い場合の話ですから、普通の旅行では、そんなことは起こらないと思います。

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