ウラシマ効果について

Question

「ウラシマ効果・・・物体が高速で移動するほど、移動している系では時間の進みかたが動いていない系に対して遅くなる。
なので、たとえば速度のものすごく速い宇宙船に乗っている人は地球にいる人よりもゆっくり年をとることになる。」

と、ありますがなぜこのようなことが起こるのでしょうか？

ちょーーー速く宇宙船が移動してるのであれば、地球側から見て宇宙船がただ速く動いてるだけで時間の流れ的にはお互いの感じ方がかわるだけだと思うのですが・・・

宇宙船の中の人「よぉ！ただいま！って・・・地球じゃまだこのぐらいしかたってないのか。
でもまぁ、こっちが速く動いてるから感じ方が速く感じるだけでで同じだけの時間しかたってないんだけどねｗ」

ということはありえないのでしょうか？


上とはまた別で、なぜ速く動いてるほうがゆっくり年をとるんでしょうか？
速く動いてるならばその分１年１年がはやく感じ、年を早くとるんじゃないのでしょうか？


ぐだぐだでごめんなさい。分かりやすい回答をおまちしています。

ORUKA1951 · Accepted Answer

それが典型的に観察されるのは素粒子の世界ですね。崩壊までの時間がごく短い粒子が光速に近い速度で飛んでいると崩壊までの時間が長いように観察される。
　あなたの言われたウラシマ効果は静止系相互間--特殊相対性原理---の関係ですが、実際に浦島太郎が海亀型宇宙線で宇宙の大海に出て行くためには加速されなければなりません。一般相対性原理では、加速度も重力と等価であって、加速されるて（加速度）重力が大きくなるために浦島太郎の時計は遅れていく。

chiha2525 · Answer

特殊相対理論の範囲では（加減速は扱えないので）、行ったっきりになるので帰ってくることができません。
そのなかでは、地球からロケットを見ればロケットの固有時はゆっくりになり、ロケットから地球を見れば地球の固有時はゆっくりになります。

加速が絡めば、ぶっちゃけ加速するほうがゆっくりになります。（この加速には重力加速も含まれますので、地表に留まるほうが自由落下よりゆっくりです。）

kothimaro · Answer

双子が居るとします。20歳の時、１人はパイロットとして宇宙に飛び立ちました。そのロケットは光速の√(15)/4の速度で宇宙を旅し40年後に地球に戻り、双子は再会しました。その時、二人の年齢は何歳でしょうか。

　時間はt’=t/√(1－V^2/C^2)と変換されます。従って、ロケットの速度がV=C√(15)/4の時
ロケット中の時間t’=40/{1－(C√(15)/4)^2/C^2}=10年
となり、地球上で40年経過していても、ロケットの中では10年しか経過していないこととなります。これがウラシマ効果です。従って、再会した時パイロットは20+10=30歳、地上に居た方は20+40=60歳となりそうに思えます。
　しかし、相対性理論では、静止系が無いと考えます。すると、運動は物と物との相対的な位置関係になります。一方が高速で移動していると考えると、他方は静止している。今度は他方が高速で移動していると考えると、一方は静止していると考えることが出来ます。
　つまり、相対性理論では、ロケットは静止しており、地球がV=C√(15)/4の速度で移動したと考えることも出来ます。この場合、パイロットは20+40=60歳、地上に居た方は20+10=30歳となり完全に矛盾します。これが双子のパラドックスの問題です。
　しかし、空間は単なる空虚な存在ではなく、光を一定速度で伝える「実体」があります。空虚な空間はその位置を考えることは出来ませんが、「実体」があればその位置を考えることが出来ます。その「実体」が静止系です。
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。「超ひも」も宇宙のエネルギーが低下し、相転移を起こすと、固定され網状に繋がります。
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られています。超ひもの振動自体が光速なので、何ものも光速を超えて移動することは出来ないのです。

　また、物質は高速で移動すると、動き難くなり、質量が増加した様に振舞います。物質はそれを構成する粒子が結合・離反を繰り返し、物質としての反応が進んで行き、時間を刻みます。速度を上げるに従って、物質内部の個々の粒子が重くなったように振舞い、物質としての反応速度が遅くなります。
　高速で動くと、時計もゆっくり時を刻みます。人間もゆっくり思考し、ゆっくり動き、ゆっくり年を取る様になります。しかし、抽象的な時の経過が遅くなったのではなく、時は同じ速度で経過しているが、物質の反応速度が遅くなっただけです。

　速度Vで移動する慣性系（V慣性系と呼ぶ）では、1/√(1－V^2/C^2)倍質量が増加した様に振舞います。同じエネルギーを加えても粒子は静止時に比べて、√(1－V^2/C^2)倍しか動かなくなります。
従って、物質の反応速度は、
1/√(1－V^2/C^2)倍
と遅くなります。
　従って、移動する観測者の時間は
t'=t/√(1－V^2/C^2)
と変換されます。

　地球は動いていますが、問題を単純にする為に「超ひもの網」上で静止していると仮定します。
　ロケットの中では、高速移動により物質を構成する粒子が動き難くなり、物質の反応が1/√(1－V^2/C^2)倍と遅くなります。ロケットの中のパイロットは、それだけゆっくりと年を取ります。ロケットの中のあらゆる時計も 1/√(1－V^2/C^2)倍とゆっくりと時を刻みます。
　ロケットの中では、物質の反応速度自体が遅くなるので、地球に帰った時のパイロットの肉体は生理学上30歳です。地上に居た方の肉体は生理学上60歳です。この差は再開しても解消されません。

　従って、ウラシマ効果は起こりますが、これは主観的な効果です。パイロットがロケットの中から、地球上に居る方を見ると、地上では速く時間が経過している様に見えますが、実際は、パイロットの物質としての変化がゆっくりとなっただけです。時間の経過自体は双方同じです。

少し前に、ヒッグス粒子が発見され話題になりました。空間は何もない入れ物ではなく、そこにはヒッグス場があります。物質がヒッグス場上を移動すると、ヒッグス粒子が生じ物質にまとわり付きます。その為に、物質は動き難くなり質量を与えられます。
 即ち、この「ヒッグス粒子のプール」が静止系です。物質が「ヒッグス粒子のプール」の中を移動すると質量が与えられ、その中で加速するとGが掛かるからです。
 逆に、「ヒッグス粒子のプール」自体が宇宙の中を移動しており、物質が「ヒッグス粒子のプール」と同じ速さで同じ方向に移動しても、その物質には質量は与えられずGも掛からないからです。

ですから、急加速する車場合、「ヒッグス粒子のプール」を静止と考え、それを基準とした加速に応じたGが体に掛かります。静止系とは「ヒッグス粒子のプール」です。これを基準にすると、地球とロケットの絶対速度が求まるのです。それをt’=t/√(1－V^2/C^2)に入れると、地球とロケットの時間の経過が求まります。地球の時計とロケットの中の時計の刻んだ時間が求まるので、その差が「ウラシマ効果」です。

詳細は
http://www42.tok2.com/home/catbird/urasimakouka.html
を参照下さい。

tknakamuri · Answer

>「ウラシマ効果・・・物体が高速で移動するほど、
>移動している系では時間の進みかたが動いていない系に
>対して遅くなる。
>なので、たとえば速度のものすごく速い宇宙船に
>乗っている人は地球にいる人よりもゆっくり年をとることになる。」

素人向けにはこういう説明をよくしますが

本当は、

事象AからBへ等速直線運動で行くのが(時空図上の直線で行くのが)
最も物体の固有時間経過が大きく、
AからBへ行く際に加速度運動と行なうと(時空図上の曲線で行くと)、
物体の固有時間経過が小さくなる。

ということです。

これは光速度ー定を原理として仮定すると導かれます。

#補足 事象とはある慣性座標系での時刻と位置の組み合わせです。
#時空図上の4元の点です。

ウラシマ効果について

それが典型的に観察されるのは素粒子の世界ですね。

特殊相対理論の範囲では（加減速は扱えないので）、行ったっきりになるので帰ってくることができません。

双子が居るとします。

>「ウラシマ効果・・・物体が高速で移動するほど、

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