時間について

最近タイムマシンや宇宙について勉強しております。

その中でやはりどうしても理解できないのが「時間」の概念になります。

時間とは人間が便宜的に創りだした一時的な尺度であることは理解できるのですが、その尺度で時間を考えるにしても、時間の流れが違うということがどうしても理解できません。
いやそもそもに、ビックバン以前の世界や、光速以上に加速した世界における「時間が無い」ということすら理解できません。

コレを理解するのにわかりやすい説明などはないでしょうか?


時間がゆっくり流れる概念としては、原子時計における往復運動が例に出されることが多いようですが、それは「原子の往復を1サイクルとして考えだした時計の原理」であると考えると、そのサイクルが変わることと時間の流れが変わることにどう関連するのかがわかりません。

これは宇宙船や飛行機に積んだ高精度の時計で実験した結果、「時計にズレが生じた」と言うことから「移動速度や重力に応じて時間の流れは変わる」と言う結果になったようですが、それは時計の仕組み上「移動速度に応じて時計のカウントに誤差が出る」とはならないのでしょうか。

いくつかの書籍を読んでも、この「原子時計の実験の結果それが観測できた」としか解説はなく、「なぜ」その実験によって時間の流れの違いが観測できるのかが書かれていません。


どうも「時間の流れは移動速度や重力に応じて変化する」という絶対的な前提が有り、単にそれを解説するために色々な説明をこじつけているように思えてしまいます。

No.1 回答者： fxq11011 回答日時： 2015/04/07 11:55

時間の概念を単独で理解しようとするとそうなります。

時間の基本が変われば、同時にすべてがそれに相応して変わる。
結果、その同一系内にいる、例えば人間も、変わるため、その変化を感じることができない。
＞光速以上に加速した世界における「時間が無い」
高速では質量が無限大になるらしい、運動エネルギは質量×速度ですね、質量無限大なら、もはや速度の単位に含まれる時間は必要ないだけです、時間が無い、とはやや意味が異なります、時間の出番が無い、お呼びで無いです。
とすれば、ひょっとすればですが、時間もエネルギーの一形態かも知れません。
最もそこまで言ってしまえば物質もエネルギーの一形態ですね。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

「時間の出番が無い、お呼びで無いです」とは私の考えていた「時間が無い」という考えとは大きく違い、考えなおす必要があると感じました。
私には「時間」と言う概念が染み付いていたため、「時間が絶対的なもの」としてそれを前提に「無い」と言う状態がどういうものかわからないと考えていたのかも知れません。

ですが、「高速では質量が無限大になるらしい」というのも、相対性理論を前提に考えられている理論だと私はどうしても感じてしまいます。

例えば以前に「光速を超えたニュートリノが発見された」と言うニュースが出たことが有りました。実際には設備不良などで取り下げられましたが、私が調べていた学者などの考えは「相対性理論から質量を持つ物質は光速を超えることが出来ない」と、相対性理論を絶対的前提に置いているように感じました。

例えば天動説が一般的だった頃であれば、どのような事象についてもそれを前提に理論が立てられたのかと思いますが、それはコレと同じように間違った前提を元に全てを考えてしまうと言う危険性があるように感じます。


確かに現在の物理学などによると相対性理論を批判できる結果は出ていないようですが、カール・ポパーの反証可能性を考えると、それを「絶対的前提」に置くことは間違いではないのかと考えてしまいます。

お礼日時：2015/04/12 23:46

No.2 回答者： lupan344 回答日時： 2015/04/08 15:13

まず、時間とは、人間が勝手に作った便宜的な尺度では無いです。

物理現象の観測の結果、物理現象の変化がおこる間隔を測定して決めた尺度です。
もちろん、概念的には一定の物理現象が一定間隔でおきると言う考えが必要です。
実際には、いろいろな物理現象を測定して、それと計測機械の誤差を解析して、最も基準となる計測原器を定めています。
現在は、1秒（s）は、セシウム 133 の原子の基底状態の二つの超微細構造準位の間の遷移に対応する放射の周期の9192631770倍の継続時間であるとされています。
質問文でかかれている実験では、この数値が変ったと言う事でしょう。
物理現象の多くは、一定の精度で変化の間隔が測定されています。
基準の間隔が、他の観測系と変ったと言う事は、物理現象の間隔が変ったと言う事です。
これを時間の流れが変ったと判断しているわけです。
物理学で時間と呼んでいる概念は、物理現象の変化の間隔の尺度です。
たとえば、生物の寿命が生理学的変化の積み重ねによると考えられるならば、結果として他の観測系からは長生きしたように見えます。（これは極端な例です）
特殊相対性理論及び一般相対性理論より導き出される結果に測定結果が、一定の精度で一致しているわけで、時間の間隔が観測系で変化する事実は、観測によって得られています。
つまり、前提にそれがあるから、こじつけているというわけでは無いです。
速度や加速度でカウントがずれると言う現象は、文字通り物理現象の間隔が変化しているわけです。
むしろ、何故カウントがずれるのかを説明する為に理論が作られたと考えるのが自然です。
ビッグバン（これ自体存在が確定しているわけでは無いですが、宇宙の背景輻射から、なんらかのエネルギーが膨張して拡散したとは考えられるでしょう）
ビッグバン以前は、誰も観測出来ないし、想像する事も不可能でしょう。
また、ビッグバン直後の物理現象の間隔がどうだったかもわからないと思います。
ですから、それらは想像・推論しか出来ないです。
むしろ、想像するよりも、納得出来るモデルを作りあげるしかないわけです。
そう言う意味では、理解不能でもかまわないと思います。
物理現象の間隔が顕著に変わるのは、速度が光速に近づいた時と強い重力場の中にいる場合です。
その状況では、多分生物は生存出来ないでしょう。
そういう意味では、現実として、生物がそのような状況を認識する事は無いと思います。
なんらかの観測装置をブラックホールなどに落として、観測する事は可能では無いかもしれません。
ただ、ある領域まで侵入したら、観測は不能になると思います。
現在は、可能な範囲で測定精度を上げて実験したり、天体観測などで理論に対する誤差を計測しています。
理論で予測される値と、実験・観測結果の誤差が一定以下の場合は、理論が正しいと推論出来るわけです。
もちろん、一回測定しただけでは、偶然とも言えますから、何回も実験・観測を行ったり、複数の研究機関で追試して、実験結果の検証は行われています。
書籍は、突っ込んだ議論や理論説明はしませんから、原論文などを参照すれば、理論値及び、実験装置が理論値を測定出来る事の説明が記載されているはずです。
これらは、上記の実験に限らず、学術的な研究であれば、すべて満たされている事ですよ。
もちろん、科学は進歩していますから、別の説明がつく場合もあります。
ちなみに、光速度を超える速度は、我々の物理空間では実現不可能です。
思考実験で光速度を超えたらどうなるかを考える事は可能ですけどね。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

> まず、時間とは、人間が勝手に作った便宜的な尺度では無いです。
これは「尺度」と言う言葉の捉え方が違うかも知れません。
例えば1メートルと言う単位も、元々は子午線弧長を元にした長さでしたが、現在では光が1秒間に真空中を伝わる距離をベースとして補正されています。これも自然現象の距離をベースとしたものでは有りますが、何度か補正されているように人間が作った「一定」を得るための尺度ではないでしょうか。

時間については教えていただいたものが基準になるようですが、それも人間が「一秒」という単位を定義するために創りだした便宜的な尺度になるかと思います。例えば別にもっと細かい基準を持たせて良く、逆にもっと長い時間を持たせても良かったかと思います。大袈裟に言えばプランク時間を1秒としても良かったものの、それでは単位が大きすぎて不便になるため、そのような精密に測定できる機械のなかった時代の、宗教的な時間などをベースに引き継いできただけかと思います。

長さと同じように1秒も今までに何度か補正されているように、その尺度は便宜的なものであるため、それを理由に定義され直すのかと思います。


> たとえば、生物の寿命が生理学的変化の積み重ねによると考えられるならば、結果として他の観測系からは長生きしたように見えます。（これは極端な例です）

寿命の例は先の原子時計の説明よりも非常にわかりやすかったです。


> むしろ、想像するよりも、納得出来るモデルを作りあげるしかないわけです。
> そう言う意味では、理解不能でもかまわないと思います。

私がタイムマシンや宇宙について学ぶきっかけとなったものが「4次元空間」と言うものになります。私達一般人(私の身の回りの人間のみかもしれませんが)にはその4次元空間と聞いてもそれが一体どういうものかが想像つきませんが、科学者や物理学者はその理論や数式を読めばそれが理解できると聞き、是非とも私もそれを理解したいというのがきっかけでした。

ですので「理解不能」であっても仕方がないとも思うのですが、出来れば考えだした人の思考に近づきたいと思い勉強しております。

そんな私の興味本位の質問になりますが、詳細なご回答有難うございました。


大半が「尺度」についてになりましたが、教えていただいた内容を元に更に勉強しようかと思います。

お礼日時：2015/04/12 23:49

No.3 回答者： kothimaro 回答日時： 2015/04/10 21:02

現実に、高速で移動する時計は遅れます。

また、時計に強い重力が掛かるとその時計は遅れます。
実際に、GPS衛星搭載の時計は、高速移動するので地上の時計に比べて1秒間に100億分の2.55秒ゆっくりと時を刻みます。また、地上よりも重力の弱い所を回っているので、地上の時計に比べて1秒間に100億分の7秒速く時を刻みます。その為に、GPS衛星に搭載される時計は、地上では100億分4.45秒ゆっくりと進む様に調整されています。これで、軌道上に乗った時、地上の時計とシンクロするのです。

しかし、この事実から、高速で移動したり強い重力が掛かったりすると、時間の経過が遅れると言えるのでしょうか。それとも、ただ時計が動き難くなったので遅れただけでしょうか。このことを検証して見ます。

光速に近づく程、物質は動かし難くなります。これは、加速器の実験でも実証されています。相対性理論では、V㎞/秒で移動する物質は、静止時に比べて√(1－V^2/C^2)倍しか動かないと表現します。そして、カウフマンの実験で、その事実は確認されました。

つまり、V㎞/秒で移動する時計は、静止時に比べて部品が√(1－V^2/C^2)倍しか動かないのです。ですから、この時計は、1秒間に√(1－V^2/C^2)秒を刻む様になります。従って①t’=t*√(1－V^2/C^2)と相対性理論の変換式となります。そしての方程式は、GPS衛星搭載の時計の遅れと一致しています。時計に強い重力が掛かった時にも、時計の部品は動き難くなり、時計は遅れます。

ここに原子時計があります。この時計は、原子が60回振動すると1秒を刻むとします。そして、V㎞/秒で移動すると、原子の振動回数は半分の30回となりました。その為、この原子時計は、1秒間に0.5秒を刻む様になりました。では、原子に流れる時間の経過が半分に遅れたのでしょうか。それとも、原子が動き難くなっただけでしょうか。
原子が光速に達すると、その原子は振動することは出来ません。少しでも振動すると、光速を超えてしまうからです。従って、時計は時を刻むのを止めます。このことからも、高速で移動する原子は動き難くなっていることが分かります。

アインシュタイン博士も、その著書「特殊及び一般相対性理論について」でm=m0/√(1－V^2/C^2)との方程式で、高速移動する物質は動き難くなることを表現した上で、「移動する時計は遅れる」と言われています。決して、「高速で移動すると時間の経過が遅れる」とは言われていません。

質問者さん、この様に時間そのものは変化することはありません。しかし、物質の移動速度が光速に達すると、もはやそれ以外の方向には動く事は出来ません。少しでも動くと、光速を超えてしまうからです。
つまり、高速で移動すると物質を構成する粒子の相対位置は変化出来ません。従って、この物質は変化することは出来ず、時が止まった様に見えます。光速で移動する時計は止まります。私が光速で移動すると、私の肉体は変化することが出来ないので、動きを止め思考も止まり年を取るのも止まります。
但し、物質には質量があるので、実際には光速未満でしか動く事は出来ません。

また、静止系は存在します。数年前に、ヒッグス粒子の存在が証明されました。ヒッグス場を物質が移動すると、ヒッグス粒子が発生します。このヒッグス粒子は、すぐに消滅すると考えられています。ヒッグス粒子は、物質に動きを止める力を加えるとすぐに消滅します。そして、また物質が動くとヒッグス粒子が発生し、物質に抵抗を加えると消滅します。この様にして、ヒッグス場を移動する物質には、常に一定の力の抵抗が掛かります。
物質は、本来光速で移動しようとしますが、動くと常に一定の力の抵抗が加わるので、光速未満の速度でしか移動出来ないのです。

この「ヒッグス粒子のプール」が静止系と考えられます。何故なら、物質はこの「ヒッグス粒子のプール」の中で加速するとGが掛かるからです。

この静止系を基準にすると、物体の絶対速度が特定され、それぞれの時間の経過の仕方を①t’=t*√(1－V^2/C^2)より求めることが出来ます。

「ヒッグス粒子のプール」が静止系です。何故ならば、物質がその中を動くことで質量が与えられ動き難くなるからです。従って、「ヒッグス粒子のプール」の中で物質が動く絶対速度を特定すると、物質の動き難さが求まり、時間の遅れ方が分かります。

Aが止まっているとすると、Bは高速で動いているのでBの時間が遅れる。逆に、Bが止まっていると考えると、Aは高速で動いているのでAの時間が遅れるとの考え方があります。
しかし、それは、「ヒッグス粒子のプール」と言う静止系を発見できなかった百年前の理論です。静止系が発見出来れば、「ヒッグス粒子のプール」を基準としたAとBの絶対速度が求まり、①t’=t*√(1－V^2/C^2)より、AとBそれぞれの時間の遅れが算出できるのです。

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

この宇宙には、ただ一つの時間の流れがあります。
そして、この宇宙には、様々な速度で移動する多数の時計があるとします。高速で移動する時計程、時計を構成する粒子が動き難くなり、時計はゆっくりと時を刻む様になります。

また、高速で移動する人は、自分の肉体を構成する粒子が動き難くなり、ゆっくりと動き・思考し・年を取る様になります。自分の持っている時計も、ゆっくりと時を刻みます。

ですから、質問者様の仰るとおり、高速移動する人は、自分に流れる時間がゆっくりとなった(回りの静止している人に流れる時が速くなった)様に錯覚します。

しかし、本当は、自分がゆっくりと動く様になっただけです。決して、時間の経過そのものが遅れた訳ではありません。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
一つ一つをわかりやすく解説いただきましたため、一度読むだけでご内容を大まかに理解出来ました。

ご説明いただいた内容でわからないこととリンク先は、もう少し勉強しながら理解に努めようかと思います。

ご回答いただいた中で理解できていない部分は「時計の遅れ」の部分になりますが、私が理解できていないのはまさにその部分かも知れません。

例えば機械式時計では仕組み上腕を振りながら使うと(重力や加速度の影響により)時間の誤差が大きくなりますが、原子時計もコレと同じように加速による影響やなんらかの他の影響を受けて「仕組み上」時間が遅れてしまうのではないかと考えていました。


「光速を超えることが出来ない」とは原子の振動の例があるように質量のある物質のことかと思いますが、タキオンのように質量0で光速を超える速度で動く粒子は仮定されています。

例えばブラックホールにしてもニュートリノにしてもほとんどの物質は仮定や予測から生み出され、技術の進歩によりそれがキャッチできるようになっているだけで、タキオンもその仮定から考えるにはそのうちキャッチできるようになると「光速を超える粒子」が発見されるのではないでしょうか。


相対性理論の時間の考えで言うと、タイムマシンについて否定的な意見としてはホーキングの時間順序保護仮説が有名かと思います。

ですがこれは、飛行機が音速を超える前には「音速には壁があるので超えることが出来ない」と言っていた科学者や物理学者と同じように感じてしまいます。これも一度タイムマシンが実現されれば何の問題もなくそれが可能ということが普通に考えられるようになるのではないでしょうか。


私の思考が前提や実証実験を反証もせずに否定的に考えるひねくれたものなのかも知れませんが、どうも現在の物理学が「相対性理論」を前提とした追試のみを行い、それを批判するような反証実験をしようとしていないのではないかと感じています。

これは別の方のお礼にも書きましたが、少し前に「光速を超えるニュートリノを発見した」と言う発表を反証もせずに「相対性理論」上での考えだけをベースに批判している人たちが多く要るように見えそう感じてしまいました。


他の方もご解答を読むだけでは私は前提となる知識がまだまだ足りていないようなので、改めて勉強を始めようかと思います。

お礼日時：2015/04/13 00:10

No.4 回答者： yuuki_oka 回答日時： 2015/04/12 22:37

粒子加速器で　素粒子を加速すると　時間が遅れ、素粒子の移動距離が延びます。

これは、エネルギーを外部から与えているためです。
反対に、核融合や核分裂は　エネルギーを物質から奪っているので、
時間が早く進みます。そして、斥力が発生します。
星の中心には　斥力があり　引力との均衡が破れると
超新星爆発が起き、ホワイトホールが発生します。

ブラックホールが、過去への時間遡行を可能にすると言うのは事実です。
粒子加速器と同じです。
低温真空な宇宙空間を亜光速で飛べば、過去へ　物理タイムトラベルできます。

時間と空間は　同じもので　縦横高さ　は　時間　時間　空間の３次元で構成されています。
基本的に点では１秒はｃです。線では２pi*R 面ではPi*R^2　です。
線とは無限に伸びる　直線ではなく、円周だと考えます。

現在の　物理学は　アイザック・ニュートンの　馬鹿な間違いの為、
おかしくなっています。
「星の中心に引力がある、なので超新星爆発で発生するのはブラックホール。」
これば間違いです。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

ブラックホールについては色々な書籍で勉強したつもりであったのですが、確かにホワイトホールについては書籍が少なく、ブラックホールのついでに説明されているというようなものが主でした。

ブラックホールの引力が光に及ぼす影響と、それが時間に及ぼす影響を考えるのであれば、ホワイトホールがそれについて及ぼす影響も考える必要が有りますね。

ホワイトホールについて勉強してみようかと思います。

お礼日時：2015/04/13 00:12

No.5 回答者： gyakutennzizou 回答日時： 2015/04/13 10:53

さて

。。。。。。。。。。。。。。
。。。。。。。。。。。。。。

タイムマシンを語るには、＜複数の時間の正体＞を知る必要があります。

＜時間＞などと一口に言っても、その内容は、まったくの別なのです。



これを、理解、実感しない限り、タイムマシンの話は、誰から、どんな話を聞いても、信じられない事でしょうね。

。。。。


質問者さんの、タイムマシンとは、アインシュタイン博士の、相対性理論とやらの応用発展形における、過去に行く？・との思考だと思います。。

パラドックスでは、過去に行く？・？とは、過去の自分の先祖殺し？？で、理論否定されていますね。

。。しかし。。。。。。

パラドックスで、タイムマシンを否定する事は、物理学の放棄である。

物理学者の語る事では無い。。時間の正体は、数式で、私が証明した。

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
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（時間 Ｔ）の正体とは、（物質Ｍ±）と（エネルギーＥ）の変化進行形の性質による、錯覚発生現象である。。
宇宙時間方程式 （Ｔ）＝（Ｍ±）±（Ｅ） となります。。
これが時間の正体であり、宇宙の正体でもあるのです。。

宇宙とは、（物質Ｍ±） & （ E=mc2 ）が互いに変換を繰り返しているのです。。
。。

これを、物理学で、理解する方法は、ただ、一つだけ。。
①移動時間 ②作業時間 ③存在時間 ④地球取り決め時間 ⑤ 計測地点の違いによる誤差時間

このような、＜複数の時間の正体＞を、自分で研究しましょう。

。。。。。。。
アインシュタイン博士の、相対性理論に登場する、＜時間＞とやらは、
この、無関係な複数の時間を、ごちゃまぜ思考している事が理解出来る事でしょう。

この、＜複数の時間のごちゃまぜ思考＞が、相対性理論を難解にしている原因理由である。
この事にも、気付くでしょう。。

。。。。。。。。。。。。。。。。
。。。。。。。。。。。。。。。。

①移動時間 ＝ 速度×距離＝ 移動時間
②作業時間 ＝速度×量 ＝ 作業時間

③存在時間 ＝出現～消滅＝ 存在時間
（宇宙時間方程式 （存在時間 Ｔ）＝（物質Ｍ±）±（エネルギーＥ）
つまり、③存在時間とは、（物質Ｍ±）と（エネルギーＥ）が、互いに、変換を繰り返している様子によって、錯覚発生するです。
（物質Ｍ±）の変化の様子によって、錯覚発生する現象としては、③存在時間の他に、
トンネルの穴 や 太陽光の下で影。。がありますね。。

④地球取り決め時間 ＝ 東京時間 & ニューユーク時間 & ロンドン時間等など。。

⑤計測地点の違いによる、誤差時間 ＝ 距離による、誤差時間だらけ。。
Ａ地点 Ｂ地点 Ｃ地点 それどれ、仮に、約、１メートルの距離がある。とすると。。
Ａ地点 と Ｂ地点 と Ｃ地点 と、それどれに、光や電波、音波などの、速度と距離によって、それどれに、誤差時間が発生する。

つまり、この世に、
同一時間など無い、のである。＜⑤計測地点の違いによる誤差時間＞だらけ。。
それでは、不便なので、＜④地取り決め時間＞を利用しているのである。。

。。。。。。




このように、＜時間＞などと一口に言っても、その内容は、まったくの別なのです。

。。。。。。。。。。。。。。。。。
。。。。。。
。。。。。。

。。。。。。。。。。。。。。。。。


さて、
①移動時間 速度×距離＝ 移動時間
②作業時間 速度×量 ＝ 作業時間
これは、どうにでも、変えられる。。

しかし。。③存在時間 出現～消滅＝ 存在時間

これだけは、変えられない。。。

これは、（物質Ｍ±）の出現から、消滅に至る過程。。物質が変化しているだけ。。
③存在時間とは、影や穴と同じ、物質の変化の様子によって、錯覚発生する現象なのです。
この事が理解出来ると、時間など有っても無い。。
穴や影も、有っても無い。

③存在時間とは、錯覚発生時間である事が理解出来るでしょう。

この、錯覚発生の、③存在時間が理解出来れば、タイムマシンが、物理的に作れるか？否か？ 自分で判断出来るように、なります。

。。。。
。。。。

この　③存在時間 = 出現～消滅　　　

理解出来ましたか？？

。。。。。

宇宙時間方程式 （Ｔ）＝（Ｍ±）±（Ｅ） は、ネイチャー誌に論文投稿を済ませています。。

ネイチャー誌さんからのお返事は、新発見の理論は、否定出来ない。。が？？？
紙面の都合で、掲載出来ない。。ので、他誌での発表を期待しています。。
との、お返事でした。。

つまり。。ネイチャー誌でも、理論否定が、出来なかったのです。。。
新発見の理論は、否定出来ない。しかし。認めない。と言う意味ですね。（笑い）

まあ～～。。ネイチャー誌さんには、無料で審査して頂き、お返事まで頂けた事に、感謝しています。。


新発見の、宇宙時間方程式の、理論の正否は、読者の皆様に、お任せします。。




では、今日は、この辺で。。

ごきげんよう。。

逆転地蔵。

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