相対性理論って合ってるんですか？

Question

この前NHKで伊集院光が出てて、理科の先生に相対性理論について教えてもらっていました。４回分あって、連続で再放送していました。

伊集院光は分かった風なことを言っていましたが、なんかアヤシイし、私も分かったような分からんような、です。

GPSの修正？とか隕石のなんちゃらで、実証されているとして、実用化もしているみたいなのですが、本当に合ってるんですか？

私は「時空」などというものは存在しない、時間などというものは元々存在しないのだ、全てがタイムストップしたまま動いているのだ、人間が創り上げた妄想なのだ、と思っているのですが。だから、タイムトラベルで過去に行く事は絶対にあり得ないと思っています。

相対性理論は、この認識を脅かすものなのですか？

lazydog1 · Accepted Answer

お礼、ありがとうございます。補足、承りました。#7です。

>時間とは人間が創り出した規則的仮想にすぎないのではないでしょうか？

物理学はそれについて何も言っていませんので、物理学からは答えられません。。

>だとしたら、「時間が不規則になる」ということが「時間」という定義から外れていることになるのではないでしょうか。

物理学は時間事態をを定義していないのです。単なるパラメータ（あるいは変数）です。距離となんら変わりません。「これとこれは離れている」「これとこれは同じ位置にある」は、距離だけでなく時間にも言えます。

では距離とは何か、それもパラメータです。それ以上でも、それ以下でもありません。それが何かは考えません。

特に時間と距離に特別な相違を考えない相対性理論では、どちらも現実世界をM世界の物理現象で記述するためのパラメータでしかありません。

そのため、ある物理学的記述と別の物理学的記述で、時間の取り扱いが異なっていても、何ら問題ありません。その二つを統合して事象を考えたいときには、数学的なすり合わせの工夫をします。

それだけのことなんですよ。

lazydog1 · Answer

お礼、ありがとうございます。#10他です。

>光の速度が一定だということはなぜ言えるのでしょうか？

どのように実験・観測しても光の速度が一定だったのです。それだけです。理由は全く分かりません。なので、理屈抜き、証明抜きで受け入れる「原理」とされています。

>光の粒子を光子と呼ぶと記憶していますが、光子の進行スピードが変わることはないのでしょうか？

いえ、量子です。粒子とは言えないから量子という名前を作って、そう呼んでいます。。光を波として観測して速度が不変なら、量子としても速度は不変です。

cliomaxi · Answer

>光速に近い素粒子の寿命が伸びると、どうして時間の進み方が変わったことになるのでしょうか？
>そんな塩梅で、素粒子の寿命が延びたのも、時間が変化したのとは違うと考えられないでしょうか？

逆に何故そこまで「時間」だけを頑なに否定するのかが理解出来ません。
単純に通常の状態の素粒子の寿命が光速度に近づくほど伸びるのは時間の進みがゆっくりとなるからと考える方が自然で無理がありません。

>真実に基づいていなければ、精神と物質の間に不具合が出てくるということです。

これがあなたが相対性理論を理解出来ない(しない？)元凶なのです。
物理法則は精神とは関係ありませんし、これこそ相対的であり、観測者の立ち位置によって真実は変わります。

科学では実験などにより検証された事象の結果が真実であり、精神論や人間の感覚的なものは真実ではありません。
要するにあなたの経験やあなたの考えは真実では無いのです。
あなたの言う「永遠の現在」こそが仮想の概念なのです。
何度も言うようにこれは単なる言葉遊びでしかありません。
過去や未来をそう言い換えているだけです。

>というより、正しいことを突き止めることが科学の仕事なのではないでしょうか。

その通りです。
だから科学者は相対性理論に関しても何度も追試を行っているのです。
そして今のところ相対性理論は無矛盾なのです。

くどいようですがあなたの主張は科学では無く宗教或いは哲学です。

cliomaxi · Answer

>ならば、粒子加速器が証明するのは粒子の速度であって、時間の変化ではないと思うのですが。

あらら。
それぞれの素粒子には決まった「寿命」があります。
粒子加速器は素粒子を光速に近い速度まで加速させます。
そして光速に近い速度に達した素粒子がその寿命より長く崩壊しないことが確認されたのです。
つまり速度は条件であって結果ではありません。

>全ての精神論は、真実に基づいていなければならない、私はそう考えています。

これまた意味不明です。
精神論と真実がどう結びつくのか。

相対性理論が理解し難いのは文字通り「相対的」だからです。
人間はどうしても何か時間や自分の生きている空間が「絶対軸」であると考えるためです。
時間も相対的、空間も相対的なもので唯一不変なのは光の速度だけです。

>過去も未来も無限であるならば、時間など最初から存在しないのと同じです。つまり私たちは、「永遠の現在」という空間に居るのです。

他の回答者の方の回答にもありますが過去や未来と言うのならそれこそ時間が存在することになります。
選択肢があったとしてもそれは複数の時間があるだけの話で、無限の過去や未来は言い換えれば単なる言葉遊びです。
ただ、過去や未来が無限にあるという考えはちゃんとあります。
しかしそれは我々が存在する時空とは違う物理法則かも知れないと言われ、我々とは全く関係のないものです。

相対性理論を否定する人(所謂トンドモさん)の中には「俺が理解出来ないから間違っている」と言う人がいます。
言い方は悪いですが、あなたは彼らと同類です。

繰返しになりますが、あなたの主張は思想や哲学的なものであり、物理学の様に実験により実証される類いのものでは無いと言うことです。
どちらが正しいとか間違っているとかでは無く違うものなのです。

hg3 · Answer

＞実際時間という概念が存在し、それが歴史を作っていることは事実でしょう。
＞でもそれは「過程」が連続する永遠の現在なのであり、
現在とか、永遠という概念を持ち出した時点で時間の存在を認めないといけませんね。
現在とか、永遠とかは、時間という概念があって初めて理解できる概念ではないですか？
時間が無いのに、現在も永遠も有るというのは論理的に矛盾していますね。それを矛盾していないと言い張っても、普通の人間には理解できません。

＞「時空」というのは人間が勝手に創造した不変的規則に過ぎない
時空は規則ではありません。概念です。他の回答にもある通りパラメーターと言っても良いですね。
距離や質量など、すべての概念・パラメーターは人間が作り出したものと言っても良いでしょう。
ですが、人間が作り出した概念だから存在しないと言い出したら、距離だって質量だって、すべて存在しないことになります。
もし、距離や質量は存在するに時間だけ存在しないというなら、それはどういう理屈でしょうか？

＞だから時間は常に一定なのだ、だから相対性理論は理解出来されないのだ、と思っているのです。
ニュートン力学ではそう考えていました。しかし、現在の物理学を正しく理解している人はそうは思ってません。時間は一定ではないし、相対性理論も理解されています。

＞GPSが正しいなら、私の認識にどこか間違いがあるということになるのでしょうね。
GPSの理論は先の回答で述べましたが、時間や空間があることを前提とした物理学で成り立っているんですが・・・。
時空がなければGPSも成り立ちませんし、そもそもあなた自身が存在しません。

＞GPSというやつは、相対性理論による微調整で本当に正確さを保っているのでしょうか？
先の回答の通り、そういうことです。
ですから、相対性理論は正しいとされています。
もちろん、GPS以外にも相対性理論の正しさを示す現象はたくさんあります。

cliomaxi · Answer

GPSが相対性理論に基づいているなんて大うそだと主張する人もいますが。

非常に大雑把に説明すると、時間は物体の速度や重力によって早く進んだり遅くなったりします。
このへんは粒子加速器やらその他の実験で実証済み。
GPS衛星は高度20000kmの軌道を秒速1kmなのでどちらからも影響を受けます。
で、これらの影響の誤差を補正するために相対性理論が使われるのです。
そうしなければズレまくって役には立ちません。

>＞光の速度が不変になるように

>どうしてその必要があるのでしょうか？その前提が正しいことはどうして言えるのでしょうか？

何故光速度不変なのかは誰にも分かりません。
必要があるとか無いとかではなく我々が住むこの世界(空間)での物理法則がそうなっているからとしか言い様がありません。
相対性理論が発表されてからおおよそ100年ですが、それまでに何度も実験が行われ、計測機器の精度も上がっています。
そしてその結果として光の速度が変わったことがないのですし、上記の粒子加速器での実験で速度を増すと粒子の寿命が伸びることが確認されています。
粒子の寿命が伸びたと言うのは時間の進むのが遅くなったことを意味します。
相対性理論以後の世界中の物理学者全員が結託して実験結果を捏造でもしていない限り光速度不変は正しいと言えます。

>（時間が存在せず、永遠の現在であるならば、人間の規則的概念に過ぎない「それ」が規則を変えたりなんだりすることはあり得ないはずだ）

何だか意味不明ですが。
相対性理論が分かりにくいと言うか受け入れにくいのは光の速度が「規則」で、その他のものは全てそれに伴って変化することだと思います。
時間が早く進んだり遅れたり、重さが増えたり、長さが縮んだり、質量とエネルギーは等価であるとか・・・。
人間の感情、感覚として分からなくなるのでしょう。

>相対性理論は、この認識を脅かすものなのですか？

これまでの回答へのお礼などを読んでいると、どうもあなたの認識は物理学と言うより宗教とか思想、或いは哲学の範疇になる気がします。
相対性理論で宗教や哲学は扱いませんので何をどうやっても答えは出ないと思います。

lazydog1 · Answer

お礼、ありがとうございます。#8他です。

>物理学という分野では、時間がまるで生き物のように独り歩きし、それが真実を通り越して誤りを起こしたという印象が拭い去れません。

それは逆で物理学では「時間とは何か？」じゃ手に負えないのです。何だかさっぱり分からない。

しかし手元の時計は動いている。何かが起こるには、時計の示す時刻が違う。あるいは、ストップウォッチで所要時間が計れたりはする。

仕方なく「正体は知らないが時間はある」で済ませています。今まで常識通りに考えたような時間がある。距離も同じ。ただ光速度不変だとすると、人それぞれに物差しの長さや時計の時刻が違ったりはするといったことが、相対論からは出て来ざるを得ません。

理論で証明も理屈も抜きで受け入れる前提を「原理」と称しますが（数学では「公理」）、光速度不変は原理ですが、時間は原理ですらありません。何を受け入れたらいいか分からないわけですので。

>しかし、GPSというやつは本当に相対性理論によって正確さを保っているのでしょうか？

GPSが用いる時計と、設計に使った物理学の計算結果は合っているということです。それ以上は分かりません。もしかすると、全く別の仕組みでGPSは動いていて、たまたま計算結果だけがあっているのかもしれませんが、それは知りようもありません。

ただ、計算通りである間は、物理学理論は使ってもよいとされます。疑う理由がないわけですので。

tetsumyi · Answer

相対性理論は物理量と時間の関係を理論体系として作られています。
私たちの空間は時間が一定方向に流れてその中で拘束されていますが、そのために物は移動し、エネルギーが生み出されます。
この時間の流れが必ずしも一定ではないと言うことが重要な意味を持ちます。
時間などというものは元々存在しないのだ、全てがタイムストップしたまま動いているのだ、人間が創り上げた妄想なのだと、考えているのであれば相対性理論は到底理解できません。

lazydog1 · Answer

相対性理論に限らず、物理学ということから始めましょうか。

物理学で出てくる、3次元空間とか4次元時空とかいうものは、実在の事物ではないです。熱、温度、時間、距離、その他諸々は全てそうです。

全部、脳内の仮想の事物です。このことを、人間の認識抜きでの現実世界をR世界（RealのR）と呼んでいます。物理学が記述する全てのものはM世界（Math.：数学、Model：模型のM）に属します。

M世界は人間の脳の中にしかありません。物理学が分厚い教科書や論文を山と積み上げたり、数式を延々と操っても、現実世界には一切影響できないし、そもそも現実世界は物理学とは無縁に存在していることは、物理学が生み出されるはるか前から、この宇宙があることからも明らかです。物理学で理論的に、あるいは実験・観測で新発見があっても、現実世界に突如として何かが現れるわけではありません。

物理学は人間が現実世界で生きていくための予測に役立つ道具、あるいは「知りたい」という欲求を満たすための遊びでしかありません。便宜的にそのようにも見てみたり、考えたりすることができるというだけのことです。

物理学はたとえば、どこかへ行くときに役立つ地図のようなものです。どんな地図を作っても現実世界に地図に描き足したことが現れるわけはなく、地図の上で道をなぞってあちこちに辿り着いても、現実世界のどこにも行っているわけではありません。

それでも、ある見方に統一することにすれば（それが物理学なんですが）、相対性理論も役立つようにできるし、面白がったりすることもできます。GPSにしても、相対性理論を含む物理学が作り出しているわけではありません。「物理学の考え方をしてみると、これとこれにはこういう関係がありそうだ」という予測には役立ちます。

そしてさらに「それなら、こういうものを作って、それがこう動けば、自分は現実世界のこういう場所にいると分かるのではないか」と考えることが可能になり、実際にやってみたらその通りになった、それがGPSだったりします。

>相対性理論は、この認識を脅かすものなのですか？

脅かしません。相対性理論は役立つように使うものであって、個々人の認識を脅かすものではありません。ただし、「相対性理論は物理学として間違いだ」という主張となれば、それにはそれなりの反論は来るでしょう。

hg3 · Answer

＞私は「時空」などというものは存在しない、時間などというものは元々存在しないのだ、
＞全てがタイムストップしたまま動いているのだ、人間が創り上げた妄想なのだ、
＞と思っているのですが。
完全に間違った認識です。
きちんと勉強しましょう。

”全てがタイムストップしたまま動いている”と言っている時点で時間が存在しないということと矛盾してますね。
例えば、時速100kmで動く物体が、100kmの距離を移動するのに要する時間は1時間。倍の200kmを移動するのに要する時間は倍の2時間です。小学生でも分かる当たり前のことですね。
もし、時間が無いならこの両者の時間の区別ができないことになりますが、100km移動する時間と200km移動する時間の長さが違うことは、質問者さんでも認識しているはずですよね。
認識できるのだから時間は存在していることになりますね。

相対性理論より以前は、この時間の進み方がこの宇宙のどこでも一定だと考えていました。
しかし、相対性理論の結論は、そうではないということなのです。
例えば、動いているものの時間はゆっくり進むのです。
この理屈はGPSに応用されています。GPSの衛星には極めて正確な時計が搭載されていますが、地球の周りを高速で動いているため時間の進み方が地上よりゆっくりなのです。つまり、GPSの時計は地球上の時計より遅れてしまうということです。そうなるとGPSで正しい位置を測定することができません。ですから、その時間の進み方の誤差を相対性理論を用いて補正しています。そのおかげで、われわれは現実にGPSを利用できているわけです。

＞タイムトラベルで過去に行く事は絶対にあり得ないと思っています。
ここに関しては、最新の物理学の理論でもまだ結論が出ていないと思います。
少なくとも相対性理論は、タイムトラベルで過去に行くことを否定していません。
つまり相対性理論では、理論的にはあり得るということです。（もちろん現代の技術では実現できませんが。）
しかし、タイムトラベルはできないという新たな理論が見つかる可能性も当然あります。

相対性理論って合ってるんですか？

お礼、ありがとうございます。

お礼、ありがとうございます。

>光速に近い素粒子の寿命が伸びると、どうして時間の進み方が変わったことになるのでしょうか？

>ならば、粒子加速器が証明するのは粒子の速度であって、時間の変化ではないと思うのですが。

＞実際時間という概念が存在し、それが歴史を作っていることは事実でしょう。

GPSが相対性理論に基づいているなんて大うそだと主張する人もいますが。

お礼、ありがとうございます。

相対性理論は物理量と時間の関係を理論体系として作られています。

相対性理論に限らず、物理学ということから始めましょうか。

この回答への補足

＞私は「時空」などというものは存在しない、時間などというものは元々存在しないのだ、

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