なぜ物体が光速に近づくと
重くなるのですか?

わかりやすく説明して下さい。

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A 回答 (4件)

物体ってどんな物体のことですか


将来そういう物体が発明されると面白いことに使えそうですね。
光の場合の運動法則は等速的なのでしょうか?加速的なのでしょうか。光の粒もエンジンがあれば自力で加速できますよね。それか加速してあげる外部圧力がまだ発明されていませんね。今は光の速さまでには何とか実験装置でできるそうですが。

でも人間はご飯を食べないと体重が減りますよ。このことから生き物はその速度では生きていけませんよ

運動エネルギーが大きくなっても位置エネルギーは小さくなるのでエネルギーの総和は変わらないのはわかりますね?
でもどう考えたって向こうから光の速さで人が歩いて来たって聞いたことないです。

唯一考えられることは光の分子がその道すがら、いろんな物質を巻き込んで自ら大きく大きく成長していくことを条件に加えれば、考えられます。時間当たりどのくらいの質量変化が見込めるか。。なんて研究テーマはもしかして
相対性理論に勝りますか?
でも宇宙的規模って言うかサスペンスって言うかロマンなんですねえ。
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特殊相対性理論を認める以上は、単に質量mという、座標系に影響されない一つの概念しかない。

すなわち、速度vによって質量mは変化しません。

特殊相対性理論では運動する物体のエネルギーEは
E^2=(mc^2)^2 + (pc)^2
ここに出てくるmは座標系に依らない、つまり速度vとは無関係なもので、このmこそが特殊相対性理論で言う質量です。(p = vE/(c^2) は運動量、cは光速ですね。)

皆さんが仰ってる「質量の増大」は、速度vで飛んでいる物体に、その速度と同じ方向に力Fpを加えたときに生じる加速度apを使って、
mp* = Fp/ap (=E/(c^2)/{1-(v/c)^2})
で定義される「縦慣性質量」mp* の話です。
 確かに、速度vが光速に近づくにつれて、同じ力Fpを加えても加速度apは小さくなる。だからmp* = Fp/apは大きくなります。vが大きいほど、加速するのがどんどん大変になる。これは事実です。でも、「だから高速で動く物体は、質量が大きくなる」というのは誤り。
 これは特殊相対性理論にニュートン力学の公式F=maを持ち込んでいる。すなわち両者をごっちゃにしているんです。歴史的には、「縦慣性質量」は(特殊相対性理論が正しく理解されるまでの過程で)一時的に使われた不適切な概念であり、過去の遺物に過ぎません。
 ニュートン力学では「ある物体に力Fを掛けると、生じる加速度aは(速度vによらず、)Fと同じ方向で、aはFに比例する。」という法則から、慣性質量を m=F/a で定義しています。
 しかし、特殊相対性理論では、この「」内はそもそも正しくない。従って、m=F/a で質量を定義する訳にはいきません。

 「縦慣性質量」mp*がどのぐらいイー加減な概念かをお目に掛けましょう。速度vで飛んでいる同じ物体に、今度はその速度と垂直な方向に力Foを加えたときに生じる加速度aoを使って、
mo* = Fo/ao (=E/(c^2))
で「横慣性質量」mo* を定義しますと、mo* はmp*とは一致しません。じゃあ力を斜めに加えたら、というと、そもそも力の方向と加速度の方向が一致しません。すなわち力の向きによって「質量」が違って見える。力の方向が斜めだと訳分からんことになってます。
 こんなバカなことが起こるのは、特殊相対性理論と本来両立しないニュートン力学の F=ma を使って「質量」を考えているからです。これは誤り。(この誤りを未だに堂々と書いている啓蒙書もあるのでややこしい。)

 では特殊相対性理論では質量mは速度vとどういう関係にあるのか。
答:両者は無関係です。
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物体の速度は光速を超えることができません。


したがって、光速に近づくと、力を加えてもあまり速度が変わらないようになります。
つまり、大きな力を加えても小さな加速度にしかならないことになります。
力を加速度で割ったものが質量ですから、このことは、その物体の質量が大きくなったことを意味します。
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重くなるのではなく、質量が大きくなるのです。



重さと質量の違いについては、高校物理の教科書で十分でしょう。

光速に近づくと質量が大きくなる理由は、簡単には説明できません。
まずは、相対論の文献をじっくり読んでみるのが良いでしょう。
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