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光の速さで飛ぶことができる宇宙船ができたとします。

今の物理学でわかっている段階では、どうなるのですか?
私の読んでいる本には質量が光速に近づくにつれ無限大になる、としか書かれていません。そうなると密度も無限大になり星みたいに破裂しちゃうのですか?でも、別の本にはビックバンのときにできた塊は光速で宇宙の端にむかって飛んでいるとかかいてあります。ということは、物体のままなんですよね?

ん~、よくわかりません。もしかしてタイムワープとかできちゃったりするのですか?

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A 回答 (7件)

簡単に説明しますね、


まず、光は一番早いものです。これに近づいた(同じではなくても)速さをもつ宇宙船にのったとすると、あなたの体重はどんどん増えます。質量が増えていくのです。また、あなたはどんどん縮んでしまいます。
 でもこれは船の外から観測したときの話しで、乗っているあなたは別に異常は感じないのです。船の外をあなたが見たときに、周りの風景が縮んで見えるのは感じられますが。
 E=mc2 エネルギーは質量×光速の二乗 有名なアインシュタインの方程式です。どんなに小さな質量でも、光速に近づけば近づくほど、ばく大なエネルギーを持つことになるというものです。
(原子爆弾がこれの応用ですね)
次に、宇宙の端とありますが、宇宙には端はありません。ニュートンの時代には、絶対座標という宇宙の中心があると考えられていましたが、中心とか端はないというように、今は考えられています。
(じゃ、ビックバンが起きた所が中心じゃないのか?と思うでしょうが)
最後にタイムワープと書いてありますが、光速に近い船の中は、時間の進み方が遅くなります。近光速で5年旅行して地球に戻ったら、地球上では50年過ぎていたということはありえます。これは、45年先にタイムスリップしたと考えられますし、地球にいた人から見れば、過去からタイムスリップして来た人とも考えられるのです。
以上、大雑把に説明しましたが、かえって混乱させてしまったら、ゴメンなさいね。
本屋さんに行くと、NEWTONという科学雑誌があります。いろいろな主題で、写真やイラストを多く使用して、意外とわかりやすくておもしろい雑誌です。
ご質問の内容なら、相対性理論のバックナンバーを見てもらえば、自分のへたな説明よりもっとすっきり理解できると思いますよ。(内容によりますが、1000~2000円くらいです。)宣伝じゃないよ。
以上 ご参考までに。
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この回答へのお礼

どうもありがとうございます。とても親切に書いていただいてよくわかりました。E=mc2というのは良く見かけたのですが、初心者の私にもわかりやすく書いていただいてとても感謝しています。そういう意味だったのですね。原子爆弾もそういう原理とは知りませんでした。密度が小さくなればなるほど重力が強まりそれに耐え切れなくなったのがブラックホールだと何かの本で読んだのですが、今の世界の限界を超えた地点がブラックホールだとするとわくわくもしたりします。。

タイムワープについてもよくわかりました。時間の流れも空間も変わるというのがこのことなんですね。A地点と光速に近い船では時間の流れが変わるとかすごいですね。どうやってこんな事おもいつくんだろう。。

とにかく、詳しくてわかりやすいかいとうどうもありがとうございました。とてもよくわかり好奇心がまた出てきました。ありがとうございました。

お礼日時:2008/07/06 22:08

飛ぶだけでは、何も起こりません。



光の速さに近い宇宙船どころか、光の速さに等しい宇宙船も簡単にできます。速さは相対的なものですから、ある一つの光の粒を基準にすれば、その他の物質はすべて光速度で動いていることになります。この地球も光速度で動いていることになりますが、何も起きてないでしょう?普段私達は、海面の高さとの差で山の高さを表しますが、もし基準を地球の中心からにしたら、何千kmもの山ということになります。でも、山は山です。

速度の基準はかってに決めて構わないので、相対速度だけが意味を持ちます。相対速度が小さい宇宙船の中では変わったことは起きません。

なお、光速に近づくにつれて質量が増えるというのは、デマとある本で読んだ記憶があります。真偽の程は不明ですが…

この回答への補足

回答をいただきました、皆々様、今回はとてもおもしろく大変感謝いたしております。母の介護をしており、色々と大変だったので、お礼が遅くなりすみませんでした。皆さん、ありがとうございました!

補足日時:2008/07/06 22:39
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この回答へのお礼

どうもありがとうございます。

なるほど!1つの光の粒を基準にと考えると私たちも高速で動いているという事になるのですね。#1様のご回答から順に読んでお礼をさせていただいていますが、もう何や何やらわからない状態です。。宇宙の中の何を基準にというのが、地球の視点だけということなんですね。動く動かないも相対的とかいう感じだとしたら、これもまた、新相対性理論なのでしょうか?もう、ワケワカメです。。世の中なんでも有ですね。

ありがとうございました。

お礼日時:2008/07/06 22:26

仮定で光速船が完成したとして、


船内では、ごく普通の生活が出来ます

が、しかし質量増加の例を出しますと
1トンの宇宙船を加速させます。
速度が光速の90%に達した時、宇宙船質量は約2.3トンに増加
      99%に達した時、宇宙船質量は約7トン
    99.9%に達した時、宇宙船質量は約21トンにまで増加します結果は加速率よりも質量増加率が上回り、理論上光速移動は不可能となるのです。
   
“動いてる物の時間の進み方は遅くなる”
地球を周回しているロケット船の速度は秒速20km前後
その船内でも時間は遅く進みます。 
地球での1秒はロケット内で0.999999998秒(16年で1秒遅れる)

光速は秒速30万キロですが、
光速の半分の速度で移動すると、地球での1秒が0.87秒 
光速の90%の速度で移動すれば、地球での1秒が0.44秒まで遅くなるのです。
このような計算は、相対性理論の“1秒時計”から始めればいいと思います。

結論を出す前に理論上での訂正をしますと
=光の速さで飛ぶことができる宇宙船ができたとします>>
=極力光に近い速さで飛ぶことができる宇宙船ができたとします>>
と想定して考えた場合、新型エンジンで高速移動した宇宙船は
普通に航行し、何事も無く目的地へ到着します。最高速度によりますが
何百年も経過しているのに、船中では数日しか経過していないという
とても面白い現象が起こるでしょう。
 さらに超限界光速域まで加速するエンジンが出来たなら
どんなにどんなに遠くても、
目的地まで中の乗員は1秒とかからずに到着する事になります。
実際には光速移動しているだけですが、まるでワープしているような
錯覚にとらわれるでしょうねぇ^^
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この回答へのお礼

どうも大変詳しいご回答ありがとうございました。

最初の1トンの宇宙船を加速させての質量変化の文をみると残りのわずかの何%でものすごい急激に質量がかわるのですね。そう考えると人間の尺度と宇宙の尺度の違いを感じます。また、結果的に加速率より質量増加率のほうが上回るというのも初めて知りまして、それにより光速移動が不可能というのも大変な勉強になりました。

また、2番目の説明に書いていただきました、時間の遅くなり方についてですが、やはりこれも光速に近づくほど遅くなるんですね。ん~、何かの壁をこえるときによく似ていますね。なにかを乗り越えるとき極限まで苦しくなってようやく乗り越えられるような感じみたいですね。”1秒時計”というのもまた書籍で読んでみたいと思います。

一番最後の解説もありがとうございました。中の乗務員はワープしてるような感じになるんですね!まさにこれを知りたかったのです。タイムワープと書き、質問しましたが、私の知りたかった事はこれでして、どこか心にひっかかったところがあったんですが、まさにこのことでした。とても感動しました。一応外から見てもタイムワープになりますし。。さらに#3さまのご回答と照らし合わせてみますと、光速を超えるエンジンができたら、目的地に到達するまでに時間が逆戻りになっちゃったりしちゃってたら、おもしろいですね。

とても有意義なご回答ありがとうございました。とってもわかりやすく面白かったです。本当にありがとうございました。

お礼日時:2008/07/06 22:39

光速度で移動するときに起こる色々な現象は静止系から見たものです


光速船の中ではなのも変わったことは起こりません
なぜなら光速度は誰から見ても同じだからです
光は誰が見ても同じ速さ、これが相対性理論の大前提です
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この回答へのお礼

どうもありがとうございます。

宇宙船の中の人たちはなにも感じないのですね。そこがまた不思議でありますが。。要するに人間いつ何時でも自分を崩す事がないみたいですね。どんな速さの高速船に乗っても。

光は誰が見ても同じ速さと教えていただきました。光から光みたらどうなるんですかね??まあこれを聞くと難しそうなので。。

どうもありがとうございました。なにぶん素人なので、色々と参考になりました。

お礼日時:2008/07/06 22:21

何も起こりません。



光速には到達不可能なので、限りなく近い速度で進んでいるとして、何も起こりません。
新幹線が時速300kmで走っていることと同じで、外部から見ると、光速近くで走っているな、ということですし、その乗り物に乗っている人から見ると、窓の景色が後ろへ光速近い速度で流れるだけです。
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この回答へのお礼

どうもありがとうございます。

何も起こらないないんですか。どうも乗っている人本人の視点からみるとそう感じるみたいですね。色々なご回答や書籍をみてみると。といってもよそから見ると色々ありそうで。。興味をそそります。

どうもありがとうございました。

お礼日時:2008/07/06 22:17

タイムワープというか厳密に言えば浦島効果が発生します。



仮に光速度で移動できる宇宙船が完成したとして、
A地点から5光年先(光の速さで5年かかる距離)にあるB地点に向かったとします。
もちろん、B地点にいる人からすれば、その宇宙船は5年掛かって飛んできたということになります。
しかし、宇宙船にいる人にとっては、光速に達した時点から減速するまでの時間経過が発生しなくなり、数時間程度の旅行としか思わないのです。

ちなみに、光速以上の速さが実現した場合、宇宙船の中の人は若返ってしまうということになるので、理論に反することから、
特殊相対性理論では光速以上の速度はあり得ないことになっています。

詳しく知りたいなら、科学雑誌ニュートンでわかりやすく解説している本があるので、探してみてください。
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この回答へのお礼

どうもありがとうございます。

驚愕の事実ですね。5光年先なら数時間程度の旅行気分となってしまうんですか!光速で走っているときは時間がたたないんですか。う~ん、すごいですね。驚愕としかいいようがありません。

おまけに、光速以上の速さが実現すると若返ってしまうのですね。これはすごいですね。ん~、なんともすごいとしかいいようがないですね。未来に期待したいですね。

どうもありがとうございました。#2さまもお勧めいただいているニュートンを今度買ってみようと思います。実は1冊だけもっていて、それをきっかけに質問した次第なんです。。もう何冊か金があれば買って見ます。ありがとうございました。びっくりしました。

お礼日時:2008/07/06 22:15

わかっている段階では、光の速さに達することはできません。


どう頑張ってもエネルギーが無限に必要です。
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この回答へのお礼

どうもありがとうございます。

なるほど、加速しにくさも無限大になっていくから、エネルギーも無限大になるんですね。私的には、何事においてもそうですが、無限を超えた次の段階に大きな変化があるんでは?と思っています。たとえば、0.9999…が1.0以上になったときですね。

どうもありがとうございました。密度も無限になるからやっぱり突破するのは難しいのかな??

お礼日時:2008/07/06 22:01

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Q宇宙船の最高速度

最も速い宇宙船の航海速度はヘリオスの252,800 km/hだと聞きました。

宇宙はほとんど真空で抵抗はないと思うのですが、やはり相対論が示す影響が大きいのでしょうか。
宇宙船の加速を遮るものとしてほかに何かあれば教えてください。
あと、ロケットエンジン以外の夢のような推力装置があれば教えてください。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>最も速い宇宙船の航海速度はヘリオスの252,800 km/hだと聞きました。

宇宙に行ってから推進機やスイングバイで加速することが行われますが,
そもそも打上ロケットでめちゃめちゃ加速する方法もあります.
その場合,打上ロケットにはブースターをいっぱいつけます.
いま冥王星に向けて飛んでいる「ニューホライズンズ」も力業で,
地上から16.2km/sの最速で打ち上げられ,9時間で月を通過,78日で火星を通過,13ヶ月で木星に到達,現在も飛行中です.

>ロケットエンジン以外の夢のような推力装置があれば教えてください。

今のところ人類は,次の2種類の推進装置しか知りません.
1.物体を放出又は受け止めて,その反作用で推力を得る.
2.場(地磁場など)との干渉を利用して推力を得る.

目下,夢の推進機関としては,「核融合推進」ですね.
これは「比推力」が何万秒と言うものです.
(通常のロケットは数100秒,
 イオンエンジンなどの「電気推進」では数1000~1万秒.)

また,一時期,「VASIMR(ヴァシミール)」と言う推進機関が話題となりました.
これは電磁力を利用した推進機関で,電気推進の一種ですが,大きな装置で木星有人探査など,
学会で幾つも発表があったと記憶しています.

因みに,「比推力」が高いことと「推力」が大きいこととは相反しますので,
上記の核融合推進でも,加速はとても微小なものです,が,時間を掛けて,
最終的に極めて高速に加速することが出来ます.

推進剤の噴射速度は,上記のgとIspとを掛けたものに大体等しいとお考え下さい.
Isp=300秒ならば,噴射速度は大体3km/sです.
実際には「ノズル」があり,この値から更に1.5~1.7倍くらいに加速しています.

一方,ではどこまで宇宙機は加速出来るのか?について,
上記1については,宇宙機ではどうしても,推進機自身と宇宙機自体の構造の質量はありますので,
頭打ちになります.因みにいくら増速可能かを求めるには,「ロケット方程式(又は「ツォルコフスキーの式」)を用います.

ΔV=g×Isp×ln(mi/mf)
g:重力加速度
Isp:比推力
mi:宇宙船の初期質量
mf:宇宙船の終端質量(miから推進剤の質量を引いたもの)

「太陽ヨット(ソーラーセイル)」や「磁気セイル」もあります.
こちらは,例えばソーラーセイルは太陽光の「輻射圧(放射圧)」により
推力を得ますが,遠方に行くほど太陽光密度は減りますので力は小さくなります,
しかし持続的に加速が行えるので,場合によってはかなり高速まで加速することが出来ます.

上記2には「テザー(EDT)」などがありますが,これは地球周回軌道の
軌道遷移に使うことを意図して研究されています.

他の方が書かれているもので,「反物質」や「光子ロケット」もまた,
夢の推進機関ですが,
更に言えば「反重力推進」や「ワープ」なども,まともにまじめに研究している方もいらっしゃいます.
(学会では名物講演として有名です.)

「レーザー推進」は,「ライトクラフト」と呼ばれるとても軽いものの飛翔には成功しています,
もし大出力レーザーを非常に高精度で宇宙機に追尾させることが出来れば,
これも持続的に加速を与えることが出来るので有望ですが,いかんせん大出力と追尾は,
非常に高度な技術を要します.小規模でしたら,日本でも幾つかの大学などで研究されています.

私の後輩も,反重力推進をやるんだ!と言って,アメリカに旅立って行ったのがいます.

上記「・・・」の語句は,検索されますと,より詳しい説明や,
いろいろな研究室などのウェブが見付かると思います.

>最も速い宇宙船の航海速度はヘリオスの252,800 km/hだと聞きました。

宇宙に行ってから推進機やスイングバイで加速することが行われますが,
そもそも打上ロケットでめちゃめちゃ加速する方法もあります.
その場合,打上ロケットにはブースターをいっぱいつけます.
いま冥王星に向けて飛んでいる「ニューホライズンズ」も力業で,
地上から16.2km/sの最速で打ち上げられ,9時間で月を通過,78日で火星を通過,13ヶ月で木星に到達,現在も飛行中です.

>ロケットエンジン以外の夢のような推力...続きを読む

Q四次元というのはどんな世界ですか?

そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?
三次元の世界とは縦横高さのある空間の世界だと思います。
これに時間の概念を足せば四次元になるのでしょうか?
我々の世界にも時間があるので、四次元といってもいいのでしょうか?
それとも四次元とは時間とは無関係の世界なのでしょうか?
あるいは時間と空間を自由に行き来できるのが四次元なのでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?

4次元であると考えると都合がいいというのが
現段階の結論です。

 100年ほど前、スイスのチューリッヒ工科大学
のミンコフスキー教授が物理学的な4次元の理論というのを
考えました。物理的な計算をするのに、縦、横、高さ
方向以外にもう1つ方向があるとして計算すると
うまく計算できることがあるというもので、
彼の教え子の一人が、4次元時空の理論と
して有名な相対性理論を完成させた、アルバート・
アインシュタインでした。
 彼は、リーマンという数学者が作った、
曲がった空間の幾何学(現在リーマン
幾何学と呼ばれています)を使い、4次元の
空間が歪むという状態と、重力や光の運動を
あわせて説明したんです。これが相対性理論。

>これに時間の概念を足せば四次元になるのでしょうか?

 物理学的にはそうです。

 相対性理論の話に関連付けて説明するとこんな感じです。
例えば、下敷きの板のような平面的なもの(数学的には
これを2次元空間と言ったりします)を曲げると
いう動作を考えてみて下さい。下敷きに絵が書いて
あったとして、曲げながらそれを真上から見て
いると、絵は歪んで見えます。平面的に見て
いても下敷きという2次元空間が歪んでいる
ことが感じ取れます。
 2次元的(縦と横しかない)な存在である下敷きが
歪むには、それ以外の方向(この場合だと高さ方向
ですが)が必要です。

 19世紀に、電気や磁気の研究をしていた学者たちが、
今は小学校でもやる砂鉄の実験(紙の上に砂鉄をばら撒いて
下から磁石をあてると、砂鉄が模様を描くというやつです)
を電磁石でやっていたときに、これは空間の歪みが
原因ではないかと直感したんです。
 電磁石の強さを変えると、砂鉄の模様が変化します。
これを砂鉄が動いたと考えず、砂鉄が存在して
いる空間の歪みが変化したのでは?と考えたんです。

 3次元の空間がもう1つ別な方向に曲がる。
その方向とは時間という方向だということを
証明したのが、相対性理論だったんです。


>あるいは時間と空間を自由に行き来できるのが四次元なのでしょうか?

 4つ目の方向である時間は、存在していても
その方向に、人間が自由には移動する方法は
現在ありません。時間方向を自由に動ける機械と
いうのは、タイムマシーンのことなんですが。

 日常生活を考えてみたとき、縦、横といった
方向は割りと自由に動けます。1時間ちょっと
歩けば4kmくらい楽に移動できますが、
道路の真中で、ここから高さ方向に
4km移動しろと言われたら、人力だけでは
まず無理でしょう。
 飛行機やロケットといった道具が必要と
なります。
 時間方向というのは、このように存在していても
現在のところ自由に移動できない方向なんです。

 例えば、人間がエレベーターの床のような
平面的な世界に生きているとしましょう。

 この場合、高さ方向を時間と考えて下さい。

 エレベーターは勝手に下降しているんです。
この状態が、人間の運動と関係なく、時間が
経過していく仕組みです。

 人間もほんの少し、ジャンプして高さ
方向の移動に変化をつけることができます。

 同様に時間もほんの少しなら変化をつける
ことができます。

 エレベーターの中で、ジャンプすると
ほんの少し下降を遅らせることができる
ように、時間もほんの少し遅らせることは
できるんです。




 

>そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?

4次元であると考えると都合がいいというのが
現段階の結論です。

 100年ほど前、スイスのチューリッヒ工科大学
のミンコフスキー教授が物理学的な4次元の理論というのを
考えました。物理的な計算をするのに、縦、横、高さ
方向以外にもう1つ方向があるとして計算すると
うまく計算できることがあるというもので、
彼の教え子の一人が、4次元時空の理論と
して有名な相対性理論を完成させた、アルバート・
アインシュタイン...続きを読む

Q地球と宇宙の時間の違いについて。

地球の時間と、宇宙の時間では進み方が違うと聞いた事があるのですが、地球での1秒が、別の惑星では5秒であるといったことがありえるということなのでしょうか。

その場合、もし地球の人が別の惑星に地球にとっての10分間滞在して、地球に戻ってきた場合には40分間、地球の人より歳を取るのが遅くなって戻ってきたということも起こるということでしょうか。

Aベストアンサー

時間の進み方が違うと言うのは、既に回答にあるように相対性理論から来ているものです。 とてつもない高速で移動すると、その移動体では時間の流れがゆっくりすると言うのが理論から導き出されます。 但し、とてつもないと言うのが凄い。
光の速さに近づいた時ということになります。
(光の速さが一番早くこれになる事は相対性理論ではありえないとしています)
現在実際に我々が触れることの出来るもので、光の速さに近いもの等はなく、空を飛ぶ飛行機や月や惑星を目指して飛び立つロケットでも、光に較べれば全然早くなりません。 土星等への惑星に行くロケットが何ヶ月何年もかけて近づき、そこから映像を地球に送って来るのに対し、太陽の光は8分ちょいで地球まで太陽からやって来てしまうのですから、その差は歴然です。
したがって、我々の生活で、時間の違いを感じるような現象はまず起こりません。 現存する速度が高いものでも、測定不能な量しか差が出来ないからです。
ちょっと昔? 相当昔?の映画で「猿の惑星」なんていうのがありましたが、
あれは、光速に近い宇宙船が出来、地球から外に行き帰ってきた。
地球の時間より光速宇宙船(正確には光速に大分近い)の時間がゆっくり流れているため、帰還した地球では家族は老い死に何世代も経って人類は繁栄からら脱落し猿の世界が広がっているにもかかわらず、飛行士は、まだ、ピンピンとして元の地球に帰ってきた積もりで、地球ではない惑星にたどり着いたと思う。
しかし一話のお仕舞いには自由の女神を見つけ、地球だと悟るとなっているのです。 
光の速度の乗り物は現実にはまだまだ開発されませんから、夢の話でしょうし、相対性理論の検証もそういうやり方では出来ないでしょうね。

時間の進み方が違うと言うのは、既に回答にあるように相対性理論から来ているものです。 とてつもない高速で移動すると、その移動体では時間の流れがゆっくりすると言うのが理論から導き出されます。 但し、とてつもないと言うのが凄い。
光の速さに近づいた時ということになります。
(光の速さが一番早くこれになる事は相対性理論ではありえないとしています)
現在実際に我々が触れることの出来るもので、光の速さに近いもの等はなく、空を飛ぶ飛行機や月や惑星を目指して飛び立つロケットでも、光に較べ...続きを読む

Q「光速より速い→タイムマシンも可能!?」はなぜ??

ニュートリノのことで大騒ぎですが、私の分かっている限り、今回のことは以下のような事実の判明ですよね。

素粒子の一種であるニュートリノが、光よりも速く移動することが分かった。

そしてこれが事実なら、アインシュタインの「特殊相対性理論」という、「質量を持つものは光よりも速く移動できない」という、これまでの常識を覆すものである。

でも、だからって、どうして過去へ行ける、つまりタイムマシンも可能になるっていう話になるんですか?

よく、ドラえもんなんかで、のび太が過去の自分に会いに行く、なんてシーンを見ましたが、ああいうのも可能になるんですか?

そこが分からないのです。私という人間は一人しかいません。もし、前述のドラえもん内のようなことが可能になるとするなら、私がいっぱい存在するいうことになりませんか?過去にもいる、未来にもいる・・・ってことに。1秒前の自分、3秒前の自分・・・なんて言い出したら、数兆人の自分がいるってことに・・・。

私という人物は、現在にしか存在しないはずなのに・・・。

あと、光より速く移動できるとして、どこを移動するんですか? たとえば、地球を光よりも速く一周したって、別に時間は戻らないですよね。「超はやい世界一周をしただけ」になりますよね。

過去に戻れるということは、どこかに「過去」がなくちゃいけない。
無い場所には行けないのですから。ってことは、どこかにあるんですか?「2年前の日本」とか「40年前のアメリカ」とかが・・・。 でも思うに、世界のどこを探しても、たとえば1999年の日本はありませんよね。ない場所にどんなに速いスピードで向うにしても、無理なんじゃないですか?

なんか滅茶苦茶なこと言ってますが、解読できる部分だけでもいいので、馬鹿でもわかるよう教えてください。ぼく、超バカなのです。

ニュートリノのことで大騒ぎですが、私の分かっている限り、今回のことは以下のような事実の判明ですよね。

素粒子の一種であるニュートリノが、光よりも速く移動することが分かった。

そしてこれが事実なら、アインシュタインの「特殊相対性理論」という、「質量を持つものは光よりも速く移動できない」という、これまでの常識を覆すものである。

でも、だからって、どうして過去へ行ける、つまりタイムマシンも可能になるっていう話になるんですか?

よく、ドラえもんなんかで、のび太が過去の自分に会いに...続きを読む

Aベストアンサー

 ややこしい話のため、説明が面倒になり、「そのうちだれかが正しい回答をするだろう」と思って放置していたのですが、答えを解っている人は、同じ様に面倒くさがっているのか、今の処、「超光速粒子がタイムマシンの実現を可能とする」事に関して説明した回答が無い様です。
 最初に御断わりしておきますが、超光速粒子によって可能となるタイムマシンは、人や物を過去や未来に送り込むという働きをするものではなく、「超光速粒子を使った信号を、未来から過去に向かって送る事で、未来の情報を過去の世界で受け取る事が出来る様にする」というものです。

 尚、以下の話には、もしかしますと見落としや計算ミスが含まれているかも知れませんので、「超光速粒子によるタイムマシンとは、概ね以下の様な原理に基づく話である」という事さえ御理解頂ければ充分で、細部に関してまでは鵜呑みにされない様に願います。

 例えば、宇宙空間を一定速度で直進する2隻の宇宙船が、光速の80%の相対速度で擦れ違ったとします。
 ローレンツ変換という特殊相対性理論的な効果により、運動する物体は、時間の進み方が遅くなる事が判っています。

【参考URL】
 時間の遅れ - Wikipedia
  http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%99%82%E9%96%93%E3%81%AE%E9%81%85%E3%82%8C

 ローレンツ変換 - Wikipedia
  http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AD%E3%83%BC%E3%83%AC%E3%83%B3%E3%83%84%E5%A4%89%E6%8F%9B

 双子のパラドックス - Wikipedia
  http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%8C%E5%AD%90%E3%81%AE%E3%83%91%E3%83%A9%E3%83%89%E3%83%83%E3%82%AF%E3%82%B9

 片方の宇宙船(これを宇宙船Aと呼ぶことにします)から見て、もう一方の宇宙船(こちらを宇宙船Bと呼ぶことにします)は、光速の80%の速度で運動をしていますから、宇宙船Aから見ますと、宇宙船Bの時間の進み方は、遅くなっている事になります。
 この場合、 

「宇宙船Aから見た宇宙船Bの時間の進む速さ」/「宇宙船Aから見た宇宙船Aの時間の進む速さ」=√(1-(0.8c÷c)^2)=√(1-0.64)=√(0.36)=0.6  (c:光速)

という計算により、宇宙船Aから見ますと、宇宙船Bの時間の進む速さは、宇宙船Aの時間の進む速さの60%という、ゆっくりとしたものとなっている事が判ります。
 逆に、宇宙船Bの方から見た場合、宇宙船Aの方が光速の80%の速度で運動をしている事になりますから、宇宙船Bから見ますと、宇宙船Aの時間の進む速さは、宇宙船Bの時間の進む速さの60%という、ゆっくりとしたものとなっている、という事になります。
 さて、擦れ違ってから宇宙船Aの時間で1年経った時、宇宙船Aから宇宙船Bに向けて、光速の2.4倍の速度で進む粒子を使って、通信信号を送ったとします。
 擦れ違ってから1年経っているのですから、その時点での2隻の宇宙船の間の距離は、

0.8c×1年=0.8光年

だけ離れている事になります。
 信号の進む速度は、宇宙船Aから見た宇宙船Bの速度よりも、

2.4c-0.8c=1.6c

だけ速いため、宇宙船Bと信号の間隔は、宇宙船Aの時間で測って、1年あたり1.6光年ずつ縮んで行きますから、信号が宇宙船Bに追いつくまでに要する時間は、

0.8光年÷1.6c=0.5年

となり、宇宙船Aが信号を送った半年後、即ち、2隻が擦れ違ってから(宇宙船Aの時間で測って)1.5年後に、宇宙船Bに通信が届く事になります。
 宇宙船Bに通信が届くのは、宇宙船Aの時間では1.5年後ですが、宇宙船Aから見た宇宙船Bの時間の進み方は遅くなっているため、宇宙船Bが通信を受け取った時点では、宇宙船Aから見た宇宙船Bの時間は

1.5年×0.6=0.9年

しか経っていない事になります。
 つまり、宇宙船Bは擦れ違ってから(宇宙船Bの時間で測って)0.9年後に、「擦れ違ってから1年後の宇宙船Aの情報」を得る事が出来る訳です。
 そして、宇宙船Bは送られてきた情報を、やはり光速の2.4倍の速度で進む通信信号によって、直ぐに宇宙船Aに送り返したとします。
 擦れ違ってから0.9年後という事は、2隻の距離は

0.8c×0.9年=0.72光年

だけ離れている事になりますから、送り返した通信を、宇宙船Aは「宇宙船Bが信号を送り返してから」(宇宙船Bの時間で測って)

0.72÷1.6c=0.45年

だけ後になってから受け取る事になります。
 宇宙船Bが信号を送り返したのは、宇宙船Bの時間で測って、擦れ違ってから0.9年後なのですから、宇宙船Aが送り返した通信を受け取るのは、擦れ違ってから(宇宙船Bの時間で測って)

0.9年+0.45年=1.35年

だけ後という事になりますが、宇宙船Bから見た宇宙船Aの時間の進み方は遅くなっているため、宇宙船Aが送り返されて来た通信を受け取った時点では、宇宙船Bから見た宇宙船Bの時間は

1.35年×0.6=0.81年

しか経っていない事になります。
 その結果、宇宙船Aが通信を送ったのは2隻が擦れ違ってから1年後であるにも関わらず、送り返されて来た通信を受け取るのは0.81年後という事になります。
 つまり、宇宙船Aは宇宙船Bに中継してもらう事により、

1年-0.81年=0.19年

だけ未来の情報を得る事が出来る訳です。

 尚、この方式のタイムマシンは、信号のやり取りを行う双方の相対速度が充分に速く、且つ、信号の進む速度が光速を超えていれば成り立つものですから、別に宇宙船同士である必要は無く、例えば、宇宙船Aの代わりに、地球から信号を発する事にして、宇宙船Bを地球から打ち上げる様にすれば、地球に居ながら、地球の未来の情報を得る事が出来る訳です。
 但し、より先の未来からの信号を受け取るためには、双方の相対速度と距離、それに信号の進む速度を、より大きなものとしなければなりません。
 今回の情報では、ニュートリノは光速に対して、僅か0.0025%程度しか速くはないそうですから、タイムマシンとして成り立たせるためには、宇宙船Bの速度を光速の99.9999999687508%以上にする必要があると思います。

【参考URL】
 東京海洋大学附属図書館 > 東京海洋大学研究報告 > 第6号 > タイムトラベルの哲学 Philosophy of Time Travel
  http://lib.s.kaiyodai.ac.jp/library/kiyou/tkh06/p67.pdf

 ややこしい話のため、説明が面倒になり、「そのうちだれかが正しい回答をするだろう」と思って放置していたのですが、答えを解っている人は、同じ様に面倒くさがっているのか、今の処、「超光速粒子がタイムマシンの実現を可能とする」事に関して説明した回答が無い様です。
 最初に御断わりしておきますが、超光速粒子によって可能となるタイムマシンは、人や物を過去や未来に送り込むという働きをするものではなく、「超光速粒子を使った信号を、未来から過去に向かって送る事で、未来の情報を過去の世界で受...続きを読む

Q宇宙の中心はどこ?

現在、宇宙はすごい速度で膨張しているといわれていますが、どこを基準にして膨張しているのでしょうか、ビッグバーンがおきたのは、現在の宇宙のどの
へんなのでしうか?
関連の本によると、風船が膨らむように、宇宙がふくらんでいて、とくに中心はないとかいてありましたが
風船が膨らむのは空気の取り入れ口を中心に膨らんでいるとおもうのですが。
過去に同じ投稿があったか検索しましたが、わからなかったので質問します。

Aベストアンサー

 よく風船が例に出ますよね。ただし、風船を立体として捉えるのではなく、風船の表面だけを見てください。

 たとえば、風船の表面の数カ所にマジックで印を付けます。風船をふくらませると、それぞれの印がお互いにほぼ均一に離れていって、特に中心というのはないはずです。
 あるいは、球の表面を考えてください。立体としての球の中心はありますが、面(2次元)の世界として、球の表面に中心はありますか? ありませんよね?

 宇宙のとらえ方はきわめて概念的・論理的なものです。そのまま形にすることはできないので、単純化して2次元(面の世界)のモデルとしてよく例えられるのが、風船の表面です。

Q光速度が不変なのには理由があるのでしょうか?

光速に関する素朴な質問です。

1.なぜ光速度は不変なの?
 光の速度はいかなる理由によって不変と決まっているのでしょう。
 方程式を解くように論理的に説明ができるのでしょうか?
 それとも実験結果を受け入れているだけですか。
2.本当に光速度は不変なの?
 空気、真空、水の中でも進む速度は同じですか?
 光が水に入ると屈折しますが、これは速度が変化しているのではありませんか。
 AからBに向かう光の渦の中をBからAに向けて発射された光は遅くなりませんか?
 光に邪魔(干渉)されて遅くなる気がするのですが。
3.どうして遅くならないの?
 光速に限界があるのは、光子に質量があるためと理解しています。
 しかし、遅くすることは可能なのではないでしょうか?
 光子の質量を重くしたり、エネルギーを奪うようなことはできないのでしょうか。
 波動の性質を変えたりできませんか?
4.電磁波の進む速度は?
 光は電磁波の一種、可視光線だそうです。
 他の電磁波、X線、紫外線、マイクロ波、ラジオの速度はどれくらいですか?
 光より遅いとすると、どうして遅いのでしょうか?
5.時間が進むのは一定であるという前提で相対性理論はできませんか?
 相対性理論は、光速度が不変であると仮定して成り立っています。
 だから時間の進み方が早かったり、遅かったりします。
 逆に時間が進むのが不変であるという仮定して、新相対性理論はできませんか?

光速に関する素朴な質問です。

1.なぜ光速度は不変なの?
 光の速度はいかなる理由によって不変と決まっているのでしょう。
 方程式を解くように論理的に説明ができるのでしょうか?
 それとも実験結果を受け入れているだけですか。
2.本当に光速度は不変なの?
 空気、真空、水の中でも進む速度は同じですか?
 光が水に入ると屈折しますが、これは速度が変化しているのではありませんか。
 AからBに向かう光の渦の中をBからAに向けて発射された光は遅くなりませんか?
 光に邪魔(干渉)...続きを読む

Aベストアンサー

 物理学は、自然界で見られる現象に対して法則を見つけようとする学問です。そういった法則の中には、もっと基本的な法則から理論的に導かれるものもあります。そうやって整理していくと、最後には、他の法則からは導くことができない基本法則だけが残ります。その基本法則は、観測によってのみ、根拠を与えられます。
 質問の主旨は、光速度が不変であることは、基本法則なのかどうか、ということだと思います。ローレンツは、他の法則から光速度不変を説明しようとして、ローレンツ変換の式を求めました。ローレンツが考えたのは、物体がエーテル中を運動すると、エーテルとの電磁気的な力によって物体が圧縮され、長さが縮むので光の速さに差が出てこないように観測される、というものでした。これに対してアインシュタインは、光速度不変が基本法則であるとしました。その仮定に基づき、ローレンツ変換の式を求めました。考え方は違いましたが、求められた変換式はどちらも同じものでした。
 得られた変換式はどちらの考え方でも同じです。そうすると、どちらの考え方が正しいと言えるのでしょうか。歴史的に見れば、アインシュタインの考え方が受け入れられたようですが。
 真空以外の媒質中では光の速度は遅くなりますが、それはマクロ的に見た場合です。例えば水中を光が動く場合、水の分子と分子の間は真空ですから、そこの間は真空中の速度で動いていますが、分子によって光が吸収、放射され、マクロ的に見たとき、速度が遅く観測されます。通常、光速度不変という場合は、真空中での光速度を言うようです。ここでひとつ注意しなければならないことは、真空中の光速度が不変という場合、重力場ではない、という条件が必要です。重力場内では、光速度は遅くなります。したがって、質問者さんの、光の速度を遅くするのは可能か、に対しては、重力場を通せば遅くなる、と言えます。
 最後に光子の質量についてです。光子に質量があるというのは間違いですが、ないというのも間違いです。正しくは、光子の質量は定義できないし、定義する必要もない、です。光子の質量はゼロである、という話はよく聞きますが、これは静止質量のことを言っています。これまで他の方々が説明されておりますように、光の速さは一定であり、静止することはありません。したがって、光子の静止質量に意味はありません。

 物理学は、自然界で見られる現象に対して法則を見つけようとする学問です。そういった法則の中には、もっと基本的な法則から理論的に導かれるものもあります。そうやって整理していくと、最後には、他の法則からは導くことができない基本法則だけが残ります。その基本法則は、観測によってのみ、根拠を与えられます。
 質問の主旨は、光速度が不変であることは、基本法則なのかどうか、ということだと思います。ローレンツは、他の法則から光速度不変を説明しようとして、ローレンツ変換の式を求めました。ロ...続きを読む

Q1光年って何年のことですか? 130億光年=130億年でいいですか?

1光年って何年のことですか? 130億光年=130億年でいいですか?

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光が1年間に進む距離を言います。
30万キロが光が1秒間に進む距離ですから

30万キロx60秒x60分x24時間x365日

これを計算してください。

Qなぜ空気中に窒素あ80%もあるのか

 なぜ空気中には窒素が80%近くもあるか。

 酸素が多すぎ(60%以上)ると酸素中毒になるとか、窒素が多すぎると、文字通り窒息死する、というところまでは分かったのですが、なぜ、地球上には窒素がこんな(約80%)にも多いのでしょうか。
 もっと酸素の割合が多くてもよさそうなものですが。

 『酸素が約20%+窒素約80%』前後というのが、生態系において、最も快適あるいは都合のいいバランスなのでしょうか。


 どうか教えてください。

Aベストアンサー

たぶん、ですが窒素の量は最初から決まっているんでしょうね。
堆積岩などに閉じ込められる分も多少はあるのかもしれませんけど。

で、酸素のほうですが、何億年というスパンで見ると酸素濃度はそれなりに上下しているようです。
古生代は酸素が現在の2倍近くあって、昆虫や動物は現代より活発に動き回っていたなんて話も聞きます。現代では考えられないような巨大なムカシトンボなどが飛べたのも、ひとえに生体が豊富な酸素を使えたから‥という話です。
逆に火山活動や気候変動の影響で酸欠気味の時代もあったようです。

窒素はどうか分かりませんが、酸素・炭素については、海に溶けたり、鉱物に形を変えたり、空気中の炭酸ガスになったり、いろいろなので生態系・気候・太陽活動などのバランスで酸素や二酸化炭素の濃度は上下してもおかしくはないはずです。
いずれにせよその都度適応した生物が栄えた訳でしょう。

あと酸素が多すぎると何でもかんでも燃えやすくなるので、山火事などで酸素が消費されて、結局それほど濃度はあがらない‥という話も聞いたような気がします。

何だか自信なさげな回答で恐れ入りますが。

たぶん、ですが窒素の量は最初から決まっているんでしょうね。
堆積岩などに閉じ込められる分も多少はあるのかもしれませんけど。

で、酸素のほうですが、何億年というスパンで見ると酸素濃度はそれなりに上下しているようです。
古生代は酸素が現在の2倍近くあって、昆虫や動物は現代より活発に動き回っていたなんて話も聞きます。現代では考えられないような巨大なムカシトンボなどが飛べたのも、ひとえに生体が豊富な酸素を使えたから‥という話です。
逆に火山活動や気候変動の影響で酸欠気味の時代もあ...続きを読む

Qプロ棋士(男)と女流棋士のレベル差はどの程度・・?

プロには男と女が分かれていますが、私の感覚的には特別体力勝負をするわけでもないし、男女平等や均等法などが叫ばれている今日、将棋界も一本化なっても良いのでは?と考えたりします。

実際のところ今の男と女流とでは、レベルがかなり違い過ぎるのでしょうか?(例えば女流タイトル保持者であれば、男の方でいけばどの辺のクラスか?)

それと、古いしきたりとかで、男と女は一局交えてはいけない決まりでもあるのでしょうか?
どなたか将棋歴史等に詳しい方、教えて下さい!!

Aベストアンサー

男性と女性とでは棋力に差があるなどといわれますが、実際のところ差がつく理由ははっきりとはわかっていません。
脳の構造が男性と女性とでは異なるという説もありますし、将棋人口の男女比の差が棋力の差に直結していることも考えられます。

女流トップの棋力は奨励会初段レベルといわれています。奨励会初段レベルの実力なのになぜ男性プロに勝てるのだと思われるかもしれませんが、実際研究会などの場では男性プロも奨励会初段程度に相当数取りこぼしているの
ではないかと思われます。逆に言えばそれほど最近の奨励会のレベルの向上は目覚しく、プロの中堅をあっさり倒せるレベルの奨励会員が数多くなっていることの現れと言うことができると思います。そんなレベルの高い初段と女流トップが同レベルなのですから、実力的にはそう悲観するべきレベルではないと思います。中井、清水に限って言えば10回やれば2、3回勝てるレベルにはあると思います。

しかし中井、清水とそれ以外の女流とでは歴然たる格差が存在し、それらのレベルの低さが女流は弱い、女性は男性より劣っていると叫ばれる一因ではないかと思います。
実際中井、清水を除いた一般的な女流のレベルはアマ3段から4段程度で、アマチュアの少々強い方ならば勝負になる程度の棋力です。この一般的な女流棋士のレベルの底辺を底上げしていかないことには男性との差は埋まらないのではないかと思います。

なお、現在女性の最高位は関西奨励会の岩根忍さんで、1級です。

男性と女性とでは棋力に差があるなどといわれますが、実際のところ差がつく理由ははっきりとはわかっていません。
脳の構造が男性と女性とでは異なるという説もありますし、将棋人口の男女比の差が棋力の差に直結していることも考えられます。

女流トップの棋力は奨励会初段レベルといわれています。奨励会初段レベルの実力なのになぜ男性プロに勝てるのだと思われるかもしれませんが、実際研究会などの場では男性プロも奨励会初段程度に相当数取りこぼしているの
ではないかと思われます。逆に言えばそれほ...続きを読む

Q宇宙が生まれる前は・・・?

今日学校で理科の先生が言ってたんですが、宇宙は約137億年前に生まれたらしいですね。

じゃあその137億年前より以前は何だったのでしょう?
何か宇宙とは別の空間が存在していたのでしょうか?

宇宙について考えれば考えるほど頭がおかしくなりそうです。わからないことだらけです。

僕の宇宙についての知識は殆ど無いに等しく、専門用語もわかりませんので、わかりやすく説明していただけませんか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんな考え方でいいと思います。

10秒前には何をしていた? 10分前にはどこにいた? 10日前は?…とずっとずっとさかのっていって、もうこれ以上は戻れない。そういうところが宇宙の始まりです。

ということは、これより前の時間というものはない、ということです。
「前の時間が無い」ということは「前はどうなっていたのか」という問いも考えられないということをしめています。したがって、今のところ「これより前」の話はすべて物語でしかありません。ドラゴンクエストと同じ虚構の世界になります。お話としては面白いのですが、科学として語る価値はありません。

また、今も昔も宇宙はふくらみ続けています。このことは、映画の巻き戻しのように、逆に時間をさかのぼっていけば、どんどん縮んでいくことになります。こうやってさかのぼれば、さきほどの時間の行き止まりと同じところにたどりつきます。このことは観測により、どこか一点に集まることがわかっています。他の(自信ありの)回答者の方がおっしゃっているように、宇宙があちこちに集まることは考えられません。

それでは、始まりはどんなものだったのでしょうか?

簡単にキーワードを並べて書きますので(というか私自信理解できてはいません、また理解している人も少ないでしょう)、興味をもたれたら、いろいろご自信で調べてくださいませ。

今、もっともらしいといわれている説は、東大の佐藤勝彦氏とMITのアラン・グレースという人が別個に発表した「インフレーション理論」による「宇宙の始まり」の説明です。1980年代の発表です。

最初は無です。空間もありません。振動だけがある状態だと佐藤氏は言っています。この振動から「トンネル効果」によって宇宙が現れました。大きさは10の-33乗cm=1cmの1兆分の1の1兆分の1の100億分の1(量子力学でプランクの大きさといわれるもの)です。これがモノの最小です。これと同じように、最小時間である10の-44乗秒後に「相転移」というものがおこります。

相転移とは水が水蒸気に変わるようなことをいいます。水が水蒸気に変わるときにエネルギーが発生するように、物質に相転移がおこるときにはエネルギーの出し入れも発生します。このときのエネルギーが今の全宇宙のエネルギーのもとです。これは、ちょうど高いところにあるボールが地面にあるボールより大きなエネルギーを持っていることと同じです。そして、高いボールが落ち始めると落下のエネルギーに変わっていき、やがて地面のボールと同じように冷たいボールになります。この落ちていくときのエネルギーが他のエネルギーに変わっていきます。これが、光の元気のよさや地球が回っていたり、人間が走ったりしているときのエネルギーの正体なのです。
このとき「重力」も生まれました。ここ(相転移)が三次元の空間と一次元の時間の始まりになります。宇宙の誕生です。ビッグバンはこの後(10の-32乗秒後)です。ビッグバンは真空のエネルギーから熱エネルギーへの落下です。

ここで、もう一度逆に時間をさかのぼってみましょう。
ビグッバン←相転移←宇宙の出現と戻り、その前-やはり無ですね。そこまでです。

こんな考え方でいいと思います。

10秒前には何をしていた? 10分前にはどこにいた? 10日前は?…とずっとずっとさかのっていって、もうこれ以上は戻れない。そういうところが宇宙の始まりです。

ということは、これより前の時間というものはない、ということです。
「前の時間が無い」ということは「前はどうなっていたのか」という問いも考えられないということをしめています。したがって、今のところ「これより前」の話はすべて物語でしかありません。ドラゴンクエストと同じ虚構の世界になります。お...続きを読む


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