相対性理論における仮設について、教えて下さい？

Question

相対性理論の中で、代表的な双子のパラドックスで、仮に光速に近い速度で、宇宙船が飛行して、地球上に戻って来た時、宇宙船の乗組員と地球上の人達を比べて、歳とり方、肉体の老化は違うでしょうか？(・・?)
また、違うとしても、細胞等々の肉体の老化も、時間の遅れと比例して歳の、とり方も遅れるのでしょうか？(・・?)
皆さんの解答をお願いします！(^Q^)/^m(__)m

psytex · Accepted Answer

＞「光速で飛行する宇宙船の中の時間は止まるか？止まらないか？
＞(・・?)等々の質問に答えていただけますか？(・・?)

時間の経過とは、その物体を構成する素粒子間での相互作用を
意味しますから、その「相互作用」が、運動方向への光速のベクトル
に費やされてしまう（違う方向に動くと全て超高速になる）ので、
時間が経過する事は不可能です。
ただし、先にも述べたように、正確には「時間停止に近づく」という
べきです。
なぜなら、その過程で質量無限大に近づく＝ブラックホール化して
しまうからです。

sanori · Answer

コメントにお答えします。

＞＞＞
宇宙船が仮に光速で飛行すると言う問題は駄目ですか？(・・?)
強引にでも解答出来ませんか？(・・?)
ご返事をお願いします？(・・?)m(__)m

強引にですか？
宇宙船が光速になるためには、宇宙船や内部の人達全員が原形をとどめず光に変身することぐらいしか思いつきませんので、そのためには反物質に来てもらって対消滅して光になってもらうしかないですね。

sanori · Answer

コメントにお答えします。

＞＞＞最後の宇宙旅行から地球上に帰って来た時、２人の歳のとり方、肉体、細胞等々の老化の度合いは違うんですか？同じなんですか？(・・?)そこが知りたいんです？(・・?)お願いします！m(__)m

それについては、すでにＮｏ．１の回答で書きました。
私は生物学には詳しくないので、宇宙旅行が生体に与える影響のことは知らないんです。
生物学的な要因がないと仮定すれば、肉体、細胞などの老化の度合いも、時計の進み方も、単純に全部一緒です。
地上で待っていたＢさんは、宇宙旅行をしてきたＡさんより年を食っています。

psytex · Answer

ちなみに、相対運動の対称性を否定する、古典的な考え
（時空は常に一定のメンバーが占めている）を時々見ることが
ありますが、昔は、「Ｕターンする時や、地球に戻ってきた時に
時間のずれが調整される」という解説がなされましたが、
それを実際に定量的に記述した実例はありません。
なぜなら、その「調整」とは、超光速を意味するからです。

もう少し分かりやすくすれば、「加速やＵターン」せずに、
重力場の周囲の衛星軌道を、異なる方向に回るロケットから、
互いを見た場合は、どちらの時間が遅れるでしょうか？
高度な物理現象における解説においては、テレビやwikiなど
メジャーなメディアも古典的な誤りを踏襲しがちですので、
気をつけて下さい。

psytex · Answer

「光速は、観察者に対する相対速度が常に一定(ｃ)である」
という光速不変の法則により、たとえばロケットが光速で飛行する
なら、その中の現象の持つ運動量は、ロケットの運動方向に費やされ
それ以外の相互作用（＝時間の経過）は不可能になります。

ここで「ロケットが光速で飛行」と言いましたが、静止質量を有する
物体は、加速において光速に近づくにつれ質量が無限大に近づき、
加速できなくなるので、実際には光速に到達する事はできません。

sanori · Answer

Ｎｏ．１の回答者です。

＞＞＞遅くなりまして、ごめんなさいm(__)m先ほど帰って来ましたので(T_T)/~

いえいえー、そんなにスピードは求めていません。
スピード出しすぎたら、時間の進みが遅くなります（笑）

＞＞＞結論を導きだす根拠を低レベルで説明していただきたかったです(*/ω＼*)

時間の進み方について低レベルで説明することはできません。
ただ、宇宙旅行してくるＡさんと、地球で待っているＢさんとの違いについては、簡単に説明できます。

まず、ＡさんとＢさんとの相対速度がゼロでないとき、互いの他の時間の進みが遅くなります。
しかし、単純に、ＡさんとＢさんが離れて、また出合う、というふうに考えると、ＡさんとＢさんの状況は対称となります。
対称ということは、出合ったときにお互いに腕時計を見せ合うと、ぴたりと時刻が一致します。

ところが、宇宙旅行に関して言えば、Ａさんは宇宙船よりはるかに質量が大きい地球という物体の上に踏ん張っているためほぼ静止するのに対し、Ｂさんは一方的に加速度を受けて飛び立ちます。

また、Ａさんが宇宙旅行から帰ってくるためには、宇宙のどこかで加速度を受けて方向転換しないといけません。
その加速度というのは、宇宙船自体の推進力であっても、どこかの星の重力を利用したものであっても同じことです。
そのときも、相変わらずＢさんは地球上で「止まって」います。

このように、ＡさんとＢさんの運動には対称性はありません。
それが、再び地球で出合ったときに腕時計を見せ合った際の時間の進み方に「差別」を生み出します。

（ＮＨＫ解説委員がテレビで言っていたことに、私独自の言葉を加えて説明してみました。）

psytex · Answer

相対性理論における「時間の流れる速さ」は、生理的な話に留まらず、
物理的原理における素粒子の相互作用にまで遡る話ですから、
当然、運動して見える方の人達の時間の流れは、スローモーションを
見るように遅くなります。
地上から見ればロケットの乗組員が、ロケットから見れば地上の人々が。

sanori · Answer

こんにちは。

＞＞＞相対性理論の中で、代表的な双子のパラドックスで、仮に光速に近い速度で、宇宙船が飛行して、地球上に戻って来た時、宇宙船の乗組員と地球上の人達を比べて、歳とり方、肉体の老化は違うでしょうか？(・・?)

はい。違います。

＞＞＞また、違うとしても、細胞等々の肉体の老化も、時間の遅れと比例して歳の、とり方も遅れるのでしょうか？(・・?)

はい。そうです。

ただ、地球の外での環境や宇宙船の加速度が生体に与える影響（たとえば、骨は無重力では衰えやすい）があったら違う話になると思いますけど、それはご質問の趣旨とは違いますよね。

相対性理論における仮設について、教えて下さい？

＞「光速で飛行する宇宙船の中の時間は止まるか？止まらないか？

コメントにお答えします。

コメントにお答えします。

ちなみに、相対運動の対称性を否定する、古典的な考え

「光速は、観察者に対する相対速度が常に一定(ｃ)である」

Ｎｏ．１の回答者です。

相対性理論における「時間の流れる速さ」は、生理的な話に留まらず、

こんにちは。

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