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サイエンス

相対性理論に違反することなく、光よりも高速に旅行する方法はあるか 93

ストーリー by hylom
ワープ理論の完成にはまだまだ遠い 部門より
あるAnonymous Coward 曰く、

アインシュタインの相対性理論は、物理学における基本的な原則の一つだ。光速度cはあらゆる場所における普遍的な定数であり、光の速度を超える物体は存在しないとされている。では、SFのように光速を越えることは可能なのだろうか。mediumでは、このことを考察している(Slashdot)。

光の速度を超える物体は存在しないといっても、光の速度が一定なのは真空中だけのことだ。水中などを光が通過するときはその速度は低下する。原子炉内で発生するチェレンコフ効果のように、条件次第では光を超える速度を出すこと自体は可能だ。しかし、こうしたものは光の速度を抑えているだけで、アインシュタインの相対性理論を覆したとはいえない。このほかにも量子論の標準コペンハーゲン解釈を使用する場合は、明らかに光の速度よりも高速となる現象が存在する。しかし、この現象を「観測」するのは光の速度であり、相対性理論の範囲内に収まっていると考えられている。

記事ではやはり時空湾曲を習得し、ワームホールを通って物体を移動させる技術を持たない限り、ほかの星に辿り着くには数年あるいは数世紀必要なのには変わりがなさそうだ、という結論に落ち着いている。

この議論は賞味期限が切れたので、アーカイブ化されています。 新たにコメントを付けることはできません。
  • by arlz (45121) on 2015年06月01日 14時04分 (#2823329)

    1, 相対性理論を原則としつつ、光速度を超える移動が可能ということになれば
            それはタイムマシン(過去に行ける装置)の存在を認めることになる。

    2, 未来のどこかでタイムマシンが作られたとすれば、
            この時代に「ドラえもん」を送ろうとする研究者は必ず現れると予測できる。
            # おもしろいから。

    1, 2 より、超光速度の証明をするなら、
    現代のどこかにきっといるであろう、未来人の送ったドラえもんを探すのが手っ取り早い
    と考えます。
    そしてそれがまだ観測されていない以上、
    未来永劫「光速度を超える移動は不可能」といっていいのではないかと私は思うのです。

    • by tty01 (46299) on 2015年06月01日 23時18分 (#2823683)

      ワームホールを使用するタイムマシンはワームホールができる前には遡れないから、地球近辺に手頃なワームホールがないこともわかる

      親コメント
    • by nemui4 (20313) on 2015年06月01日 14時09分 (#2823334) 日記

      >それはタイムマシン(過去に行ける装置)の存在を認めることになる。

      光の速度は超えられないけど、どんどん遅くしていってマイナス方向の速度(?)に達すれば時間を遡行できるのかな。
      と、物理とか知らず夢想していたお子様でした。
      #結局それはどういういことなのか未だによくわからないオッサンになってる。

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      • by arlz (45121) on 2015年06月01日 14時23分 (#2823344)
        おおざっぱに言ってしまうと、
        物体は光速に近づくにつれて時間の進みが遅くなることは
        ニュートン力学の範疇でも証明されていて、
        光速では時間の進みが 0 になります。
        相対性理論では光速を超えるのは不可能とされていますが、
        『もし超えてしまったら、時間を逆行する?』と考えてしまうのが
        トンデモ科学者なわけです。トンデモ科学者大好き。

        http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%99%82%E9%96%93%E3%81%AE%E9%81%85%E3%82%8C [wikipedia.org]
        親コメント
        • by LoadFF (27414) on 2015年06月01日 20時30分 (#2823555)

          時間が遅れるためには、系の乗り換えが必要なわけで
          光速度で移動してる宇宙船なりの乗員がその系に留まり
          時間を計測したとしても、1G環境下での主観時間と
          変わって感じられることなく流れ続けるはずです。

          また、超光速運動が可能になれば時間を遡れるというのは
          同時刻の相対性の観点から、事実上過去に情報を送れるからで
          もし物質を電送する装置が作られれば、それ即ちタイムマシンですね。

          で、元ストーリーの話に戻して、超光速運動があり得るかどうかですが
          「上限」がなくなるので、情報の伝達が全て無限大に発散してしまいそうな・・・

          --
          如何なる内容であろうとACでの書き込みは一切無視します。
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        • by Anonymous Coward on 2015年06月01日 19時51分 (#2823531)

          ちっがーう!! お前が無知なだけ。

          超光速があると空間的 (spacelike) な時空間の2点を移動できる。
          空間的な2点間の運動はある慣性系にとっては時間を逆行する。
          よって超光速で適当な慣性系の乗り換えをして、出発した時空の過去光円錐へと進むことが出来る。
          これがタイムトラベルの原理。

          時間の遅れとかそういう話じゃない。学校で何を習った!?

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        • by Anonymous Coward

          >物体は光速に近づくにつれて時間の進みが遅くなることはニュートン力学の範疇でも証明されていて

          ちょっとそこ、ニュートン力学で説明してみて

    • by Lurch (10536) on 2015年06月01日 15時20分 (#2823389)
      相対性理論って、光速度の観測結果が地球の自転方向に影響されないので、全ての慣性系で真空中の光速度が一定であるってのを満たすために考えたような理論です。(おおざっぱ
      他の慣性系との相対速度が光速を越えてしまうと、辻褄が合わないので光速を越えられないようになっています。

      超光速で移動できれば相対性理論が成り立たないので、 相対性理論を原則としつつって前提がむりっぽい。
      --

      ------------
      惑星ケイロンまであと何マイル?
      親コメント
    • タイムマシンが開発される未来のどこかでは、ドラえもんを知らない可能性の方が高いでしょう
      例えば3,000年後の人はタイムマシンを発明しても、そこからドラえもんを連想することはおそらくできないでしょう

      親コメント
      • by Anonymous Coward on 2015年06月02日 13時57分 (#2824015)
        まあドラエモンのこと知らなくても、少なくともタイムマシンの発明者は特許を取りに来るはずで、先願主義なのにいまだ誰もタイムマシンの特許取ってない以上は、将来にわたってタイムマシンが発明される可能性はないと言っていいよな。
        親コメント
    • by Anonymous Coward

      昭和40年代頃に、某漫画家のところに届いていた可能性はありませんか?
      そしてそれをモデルに漫画が描かれた。
      #とすると、ドラえもんを考えたのは一体誰だろう?

      • by arrhythmia (40233) on 2015年06月01日 22時19分 (#2823641)

        #とすると、ドラえもんを考えたのは一体誰だろう?

        ドラえもんって,そういうパラドックスのような話が幾つかあって,小学生の頃「どういう事なのだろう?」と考え込んでしまいました。

        今でもそんな話は大好きです。

        親コメント
  • by Anonymous Coward on 2015年06月01日 14時04分 (#2823328)

    因果性というものに根本的に結びついているのでねえ。

    • by Anonymous Coward

      因果律が保たれるというのは、科学的な理論の裏づけがあるわけではなく、経験則でしかない。
       
      例えば放射性同位体の崩壊などは、個々の原子の崩壊は何の「原因」もきっかけも無く発生し、確率でしか予想できない、
      というように、量子の世界に入ると因果に支配されない事象も出てくる。
       
      だから「因果律が敗れるから、不可能」とする証明や説明にはちと問題がある。

  • タレコミ文が「光よりも光速に旅行する方法はあるか」となっていたので、ちょっと気にかけてたんですが、
    ストーリーではちゃんと「光よりも高速に」になってました。

    もしかして、srad.jp は乗っ取られている [it.srad.jp]のか?…

  • by Anonymous Coward on 2015年06月01日 14時24分 (#2823345)

    タイトルで「相対性理論に違反することなく、光よりも高速に旅行する方法はあるか」と聞いておいて、

    チェレンコフ効果のところで

    チェレンコフ効果のように、条件次第では光を超える速度を出すこと自体は可能だ
    しかし、こうしたものは光の速度を抑えているだけで、アインシュタインの相対性理論を覆したとはいえない。

    相対論に違反していないから認めないとしちゃってるのは、何なのだろう。

    ゴールポストが動いちゃってるんじゃ、議論は無意味なんだけど。
    まず本当に何が欲しいのかを、矛盾が無いように定義しなきゃ。

    • by GreyWolf (32369) on 2015年06月01日 15時12分 (#2823383)
      物質中の光速度を上回るだけで、真空中の光速度を上回っているわけではない、、、
      ということが、本文では読み取りがたいですよね。
      親コメント
      • by rhodamine (32563) on 2015年06月01日 20時33分 (#2823559)

        「真空の光速度は超えられない」というのはけっこう大雑把な議論で,本当はもっと色々と条件がつきます.

        例えば,電磁波の位相が一定の点(山とか谷とか)が進む速さを「位相速度」と言いますが,これは簡単にcを超えます.むしろ,中空の導波路だと超えるのが当然というか.

        一方,特殊相対論は,cを超える速度で電磁波に載せた情報が伝わることを禁止します.古典電磁気学的には「群速度」がそれに相当します.

        ※群速度と情報が伝わる速度は厳密には同じものではないのですが,ここであまり細かい議論をしても仕方ないので反論は受け付けません.

        ISOの定義では,cとは「真空中を平面波が伝搬している時の位相速度」です.

        親コメント
    • by Anonymous Coward

      最初に、光速度cよりも高速に~って書かなきゃこうなっちゃうよね

    • by Anonymous Coward

      「相対性理論」なんてひとことも言わなきゃ、こういうツッコミを受けることもなかったのに。

      他の星に行きたい、というのが目的なのだから、真空中の話であることは明らかだし。

  • by Seth (1176) on 2015年06月01日 14時39分 (#2823358) 日記

     その時間そのものが所謂科学的に定義/解明されないと
    光速自体の定義が(走召糸色木亥火暴)

    --
    ------------------------------ "castigat ridendo mores"
    • by Anonymous Coward

      実存と時間って、ハイデッガーですか?

  • あれ超光速でしょ。
    理論物理学的に超光速移動方法が有無は不明だが、超光速移動方法がないと宇宙論は途中から構築やり直しだろ。

  • by Anonymous Coward on 2015年06月01日 14時46分 (#2823365)
    たいとるおんりー
  • by Anonymous Coward on 2015年06月01日 15時10分 (#2823382)

    前から気になってたんでここで聞いちゃいます。
    たまにニュースなんかで、
    光速の○倍で拡大するガス星雲、とか見ますけど(探したんですが見つかりませんでした)
    あれってどういう理屈なんでしょうね。

    • by Anonymous Coward on 2015年06月01日 15時27分 (#2823397)

      光速度の0.01倍でとかではなくて?

      親コメント
    • 超光速運動(超光速現象) [isas.jaxa.jp]

      相対論的速度で移動している物体が、まるで非相対論的な現象に見えちゃうという話らしいいんだが、しょーじき何言われているのか分かりませぬ。
      不勉強なり...

      親コメント
      • 光というか電磁波を出す物体があって、その物体が光速に近い速度で動いてるとすると、それと地球との向きの関係によっては、
        赤方偏移 [u-tokyo.ac.jp]のようなドップラー効果によって観測される、光速近くで移動してる物体が放出した電磁波の見た目の相対速度が光速の何倍にもなる。とかそういう事のようですね。

        例えば、光速近くで遠ざかってる(光ってる)電球を観測したら、その観測される波長は本来の波長とは著しく変わる訳で、この変わり方から電球の移動する速度を計算できるのですが、この計算される速度が真空中の光の速度を大きく上回ることが結構あるということでしょう。

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        • by Anonymous Coward on 2015年06月01日 21時19分 (#2823592)

          いやー、赤方偏移なんて関係ないですよ。そもそもこの現象が起きるのは天体が遠ざかっているときではなくて、
          観測者に光速に近い速度で近づいているときですから。
           
          たとえばですね、方向を説明しやすいように宇宙空間ではなく無限平面と東西南北で説明させていただきますと…
           
          観測者であるあなたのいる位置から北の方角に10光年離れた位置A(まあ、仮想の世界なんでw)にある物体Pが存在し、
          その物体は南東の方角に光速の0.99倍で進んでいるとします。
           
          位置A、時刻tAにその物体から、観測者のいる方向(南の方角)に放たれた光は、
          1年後(tA+1年)、あなたから9光年北の位置にあります。
          あなたはその9年後(tA+10年)、時刻tAの頃Aの位置に居たPを観測出来るわけですね。

          さて、その時(tA+1年)に物体Pは実際どこにいるかというと、Aから南に0.99/√2(≒0.7)光年、
          東にも0.7光年進んだ位置Bにいます。
          で、位置B、時刻(tA+1年)に、Pからあなたに向かって放たれた光は、9.3年後(tA+10.3年)にあなたに到達します。
          (ピタゴラスの定理など使って確認してみてください)

          それをあなたが観測するとすると、まあ、どういうことでしょう!!
          時刻tA+10年、あなたはAの位置にあるPを観測します。そしてその0.3年(三月半)後、
          あなたは東の方向に0.7光年移動した位置BにあるPを観測するのです!
          たった0.3年の間にPが0.7光年の距離を移動したように見えてしまうのです。

          これが超光速現象と呼ばれるもののタネ明かしです。

          親コメント
          • >観測者であるあなたのいる位置から北の方角に10光年離れた位置A(まあ、仮想の世界なんでw)にある物体Pが存在し、
            >その物体は南東の方角に光速の0.99倍で進んでいるとします。
             
            >位置A、時刻tAにその物体から、観測者のいる方向(南の方角)に放たれた光は、
            >1年後(tA+1年)、あなたから9光年北の位置にあります。
            >あなたはその9年後(tA+10年)、時刻tAの頃Aの位置に居たPを観測出来るわけですね。

            なるほどー。
            同じマーカー・要は光速に近い速度で近づいてる物体の出す電磁波情報をこちらで観測できる時間差は、当然加速度的に短くなってくるから、あたかも物体の移動速度が光速の何倍にもなっているかのように見えてしまう。と言う話ですか。
            その時間差の加速具合を補正しないと、物体の実際の移動距離や移動速度が出せないという感じなんですね。

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  • by Anonymous Coward on 2015年06月01日 15時23分 (#2823391)

    毎日降り注ぐ太陽光は膨大な光子ですよね。
    毎秒10^999999999999999^9999999999999^99999999999999個くらい降り注いでいる。
    いくら光子に質量がないとしてもこんな大量に降ってきているのに、どこ行っちゃうんでしょうかね?

    夜、家の明かりをつけても膨大な光子が降り注いで明るいのに
    電気を消すと瞬時に真っ暗
    いくら光子が光速度で移動でも、密閉された空間から逃げれるんでしょうか?

    • by phyn (46932) on 2015年06月01日 16時59分 (#2823444) 日記

      実際には瞬時には真っ暗になっていないはずです。

      局所的に見れば、普段電気をつけている時、光子を吸収した分子や原子は非常に熱くなり、再度光子を励起したり、電子や原子を振動させる事で熱を逃がします。
      こういったプロセスは通常、ピコ秒からフェムト秒のオーダーで起こるので、もちろん人間は知覚できませんが、電気を消して、ピコ秒程度の間は壁は光っています。
      パルスレーザーを当てて、そのピコ-フェムト秒の残光を観察するというのは、今では実験室では普通に行われています。

      また、光子はエネルギー保存則や運動量保存則は満たしますが、電荷保存則に対応する法則が無いので、エネルギー保存則や運動量保存則を満たす範囲でいくらでも作ったり消したりできます。

      ちなみに光子が逃げて冷える前に、なんらかの方法で再度熱くする事を難しく言うと、反転分布を形成すると言い、レーザー発振なんかを起こす時には、この熱い状態を保つのが重要です。

      親コメント
  • by Anonymous Coward on 2015年06月01日 15時36分 (#2823404)

    曲解
     
    量子があらぬところに出現するのは
    物質界へ出現するリフレッシュレートが低いと仮定
    低い理由を観測最大値が光速であると仮定

    妄想どん!
     
    ・実は観測できないだけで元から光速越えは日常に起きている
     
    ・量子の存在情報にハックして次の観測地に連れて行ってもらう

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コンピュータは旧約聖書の神に似ている、規則は多く、慈悲は無い -- Joseph Campbell

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