空間の縮み方

静止している人から見て移動している宇宙船は移動方向に縮みますが宇宙船の後ろほど時間が進むのは空間のちぢみかたが後方ほど大きいという認識でよろしいのですね？

No.2 ベストアンサー 回答者： kothimaro 回答日時： 2015/04/01 20:36

高速で移動する物質には2つの変化が起こります。

「ローレンツ収縮」と「物質変化の遅れ」です。

まず、何故、物質は光速を超えて移動することが出来ないのかから考察します。
現在の物理学では、「超ひも理論」が最も有力視されています。そして、宇宙を次の様に想定します。
宇宙開びゃくの瞬間、宇宙は非常にエネルギーの高い状態にあり、個々の「超ひも」は自由に空間を動き回っていました。しかし、宇宙のエネルギーが、100GeVになった時、「超ひも」は相転移を起こしました。相転移とは、水蒸気が冷えて氷となる様な現象を言います。水蒸気として自由に動き回っていた水の分子は、冷えて相転移を起こし氷の分子として固定され、もはや自由には動き回ることが出来なくなります。

ここからは、私のオリジナルです。
ビッグバンの初期には、「超ひも」は光速を超えて自由に移動していました。しかし、宇宙のエネルギーの低下に伴い、宇宙は相転移を起こし、「超ひも」は固定され網状に繋がったと考えます。
そして、その「超ひもの網」の上を、物質や光及び重力・電磁力・強い力・弱い力の4つの力は、振動として伝わると考えます。つまり、物質が移動して見える現象は、実は超ひもの物質としての振動が、次々と隣の超ひもに伝わる現象であると思います。そして、「超ひも」の振動自体が光速で伝わるので、何ものも光速以上で伝わることは出来ないのです。

超ひも理論では、物質も光も一本の超ひもの振動として表現されます。超ひもの長さをプランク距離Lと言います。振動が超ひもの端から端まで伝わるのに要する時間をプランク時間Sと言います。超ひもの振動は光速Cで伝わります。従って、
光速C=プランク距離L÷プランク時間S=L/S= 1.616199×10^－35ｍ÷5.39106×10^－44秒=299,792.5㎞/秒となります。
ここで注意したいのは、１本の超ひも上を光は光速で振動として伝わることです。そして、真空中も同じ光速で光は伝わります。真空中には、超ひもが繋がったものがあり、その上を光はそのまま光速で伝わっていると考える方が自然です。そして、私はこの理由により物質は光速未満でしか移動出来ないと考えます。

次に、亜光速で移動した時に起こる物質の変化です。
物質は、光速に近づくほど動かし難くなります。例えば、V㎞/秒で移動する粒子を、進行方向に向かって上下左右方向へ動かします。その方向へ動かせる限度は√(C^2－V^2)㎞/秒までです。この時、粒子の速度は、√{V^2+(√(C^2－V^2))^2}=C㎞/秒となります。これ以上粒子が、上下左右方向へ動けば、その速度は光速を超えてしまい矛盾します。
静止時には、その方向へはC㎞/秒まで動かすことが出来ました。従って、V慣性系では、静止時の√(C^2－V^2)㎞/秒÷C㎞/秒=√(1－V^2/C^2)倍しか動かせないことが分かります。

これを相対性理論では、m=m0/√(1－V^2/C^2)と表わします。m=V㎞/秒で移動する物質の質量・m0=静止時の物質の質量です。V㎞/秒で移動する物質は、質量が1/√(1－V^2/C^2)倍に増えた様に振る舞うと表現します。但し、実際に質量が増加する訳ではありません。同じ力を加えても、質量が2倍になると動く速度は1/2倍となります。ですから、静止時に比べて√(1－V^2/C^2)倍しか動かなくなったので、その様に表現するのです。

この通り、高速で移動する時計の内部構造は静止時に比べて√(1－V^2/C^2)倍しか動かないので、1秒間に√(1－V^2/C^2)秒を刻む様になります。これを、相対論ではt’=t*√(1－V^2/C^2)と表します。

次にローレンツ収縮です。
V㎞/秒で移動すると、物質は進行方向へ√(1－V^2/C^2)倍収縮します。これをローレンツ収縮と言います。電子は、原子核の周りを高速で回転し、その遠心力と原子核に引き付けられる電磁気力の釣り合う一定距離を保っています。原子が高速で移動すると、電子は回転し難くなります。その為に遠心力は弱まります。原子核の電磁気力も弱まります。しかし、縦質量増加よりも横質量増加の方が大きいので、物質の進行方向へは電子は縦方向よりゆっくり動きます。それだけ、横方向は遠心力が弱まるので、電子は原子核の電磁気力に引き付けられ、原子自体が横方向へ収縮することになります。

もしボールが光速に達すると、それ以外には動けないので、ボールを構成する粒子の相対位置は変化しなくなります。つまり、物質としての変化は止まります。また、ボールは進行方向へは厚みがなくなりぺしゃんこになります。

質問者さん、この様に、空間が収縮するのではなく、物質がローレンツ収縮します。また、時間が遅れるのでもなく、高速移動すると物質を構成する粒子が動き難くなるので、時計は遅れ・私はゆっくりと動き思考し年を取る様になります。

詳細は
http://www42.tok2.com/home/catbird/
を参照下さい。

この回答へのお礼

回答ありがとうございました　面白かったです

お礼送れてすいませんでした

お礼日時：2015/05/08 19:56

No.1 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/03/30 21:00

ちぢみかた の意味によります。

伸縮率がどこも一定なら、2点間の長さの違いは元の2点間長さに比例します。
後方ほど大きいというのがそういう意味なら正しいですが、
国語的には適切ではないでしょう。

ちぢみかたは普通伸縮率を表すと思います。

この回答へのお礼

ありがとうございました

お礼日時：2015/05/08 19:56