速度が速いほど、時間は遅くなります。光速に近い速度で飛んだら何が起こるでしょうか？

相対性理論による時間の遅れ効果によれば、物体が速く動くほど、物体自体の時間は遅く経過します。

そこで「双子のパラドックス」と呼ばれる思考実験があります。 「双子のパラドックス」とは、一卵性双生児のことを指します。兄は地球に残り、弟は光速に近い速度で移動する宇宙船に乗って地球を離れます。弟が宇宙船を運転して戻ってくると、兄は出発したときと見た目は同じだが、白いひげを生やした老人に変わっていることに気づく。なぜこのようなことが起こるのでしょうか?宇宙船は非常に速く移動しているため、宇宙船上の時間の経過は遅くなります。地球では数十年が経過しましたが、宇宙船では数時間しか経過していません。信じられない話ですね。なぜ速度は時間に影響を与えるのでしょうか?

質量-エネルギー方程式 E=mc∧2 によれば、エネルギーは質量に光速の 2 乗を掛けたものに等しくなります。光の速度は一定なので、物体のエネルギーと質量の間には密接な関係があります。

物体の質量が増加すると、そのエネルギーも必然的に増加し、逆もまた同様です。ここで言うエネルギーとは、物体の総エネルギーを指します。物体が動き始めると、運動エネルギーが生じます。動きが速いほど、運動エネルギーは大きくなります。物体の総エネルギーが増加すると、その質量も必然的に増加します。ここで増加した質量を「慣性質量」と呼びます。慣性質量は動きによって生成されますが、物体自体の重力質量と同等です。一般相対性理論によれば、物体の重力質量は周囲の時空を曲げる原因となり、慣性質量は重力質量に等しく、当然周囲の時空を曲げる原因となります。

物体がどんどん速く動くと、その慣性質量はどんどん大きくなり、周囲の時空の曲率も増加します。

時空とは、切り離すことのできない全体である時間と空間を指します。そのため、慣性質量の増加によって生じる時空の湾曲により、宇宙船内の時間は長くなり、つまり時間の経過が遅くなります。これは、速度が時間にどのように影響するかという固有の原理です。ここまで述べてきましたが、すべては理論と思考実験のようです。現実では速度は本当に時間に影響を与えるのでしょうか?これは疑いの余地がありません。私たちは毎日、運転するときにナビゲーションに頼っています。ナビゲーションが正確なルートを示すことができるのは、地球の軌道上を周回するナビゲーション衛星のおかげです。航法衛星が正確な航路を示すためには、双方向の時間校正という欠かせないプロセスがあります。

地球を周回する航法衛星は非常に高速で移動しています。速度が速いため、時間の経過は地球の表面よりも遅くなります。そのため、時間の調整が必要になります。

また、衛星は地球から遠く離れているため、地球表面よりも重力の影響を受けにくく、時間の経過速度も地球表面よりも速くなります。したがって、2 回目の時間キャリブレーション、つまり双方向の時間キャリブレーションを実行する必要があります。双方向の時間調整を実行するとどうなりますか? GPSナビゲーション衛星を例にとると、測位偏差は24時間ごとに約14メートルに達します。つまり、ナビゲーション衛星が両方向で調整されていなければ、車はとっくの昔に溝に落ちていただろうということです。速度が時間の経過率に影響を与えるということについては、今のところ異論はないはずです。

速度は時間に影響を与えますが、速度は時間の経過の速さにどの程度影響を与えるのでしょうか?

光速に近い速度で1分間飛行し、その後地球に戻ったら何が起こるでしょうか? 「光速に近い」というのは少し曖昧です。どのくらいの速さが光速に近いと考えられますか?光速の50%？光速の99%？それとも光速の99.99%でしょうか?真実から千マイルも離れていることがどういうことなのかを本当に理解するでしょう。光の速度は毎秒299,792,458メートルです。光速の 50% でも、すでに非常に高速です。しかし、この速度では時間の遅れの効果はまだあまり明白ではないので、私たちは依然として光速の 99% から始めます。光速の 99% での時間の遅れ効果を計算するには、時計の遅れ効果の式、つまり Δt=Δt/√(1-v∧2/c∧2) を適用する必要があります。

計算によれば、速度が光速の 99% に達すると、時間は 7 倍に拡大し、時間の経過が 7 倍遅くなることを意味します。

したがって、彼が光速の 99% で 1 分間飛行し、その後地球に戻ると、地球上では 7 分が経過しているはずです。明らかに、変化は十分に明白ではなく、この速度では双子の兄弟を老人に変えるには不十分です。もしそれが光速の 99.99% だったらどうなるでしょうか?今回の変更ははるかに明白です。時間は70倍に拡大します。つまり、宇宙船での1日の飛行は、地球上での70日間の経過に相当します。これはまさに天国での一日と地下での二ヶ月です。それでも満足できない場合は、速度をさらに速くすることができます。速度が光速の99.999999%に達すると、時間は7000倍に膨張し、宇宙を飛行する1日は地球での20年に相当することになります。もちろん、どれだけスピードを上げても、質量を持つ物体は光速に到達することはできません。光の速さで動くと時間が止まります。

詳細については、公式アカウントをフォローしてください：sunmonarch