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説明 | 2009/04/09(木) 06:46
なにやらヤフーの知恵蔵で訳の分からぬ回答がベストアンサーに成っていたため。
多少、光速について書いてみる。

地球から一番遠い星は、光速に近い速度で遠ざかってるらしいですが、では地球から...

ベストアンサーより。

>では地球から見てその反対側にある一番遠い星と、その星は光速を越えて離れてることになりますよね。
そのとおりです。
宇宙が誕生して137億年程度というのは定説になっており、理論上の観測限界は137億光年(理由としては、背景輻射の阻害と光速)ですが、宇宙自体の大きさはそれよりも遥かに大きいと考えられています。
その理由として、今から70億年ほど前までは背景放射のみでほぼ光速で広がっていた宇宙が、その後ダークエネルギーと呼ばれる正体不明の力により加速膨張を始め、現在宇宙空間の膨張速度は光速の3.5倍程度になっており、尚加速膨張の途上らしいです。
この説が立てられた要因として、比較的近場の銀河であっても、モノによっては非常に大きな赤方偏移を持っており、ビッグバンによる等速度の宇宙の広がりだけでは説明がつかない後退速度が得られたからなのです。

>だったらお互い見えないことになると思います
そうですね。
私は、我々から見て最も遠くに観測できる天体よりも手前に、観測できないほど(要するに光速を超えた)後退速度を持った天体があってもさほど不思議ではないと思っています。



別段このような回答があっても良いが、これがベストアンサーに選ばれるというのが疑問だ。
質問者が選ぶのだから仕方ないのかも知れないが。多少説明も含めて書いてみる。


・速度は単純に足し算ができない。

地球から一番遠い星は、光速に近い速度で遠ざかってるらしいですが、
では地球から見てその反対側にある一番遠い星と、その星は光速を越えて離れてることになりますよね。



この一文の問題。
地球から光速の99%の速度で離れる星Aと逆側に光速の99%の速度で離れる星Bがある。
このとき、地球から光速以上で離れる星は存在しないことは分かる。
では、質問者はどこの誰にとって光速を越えて離れていると考えているのか。
星Aにとって星Bが光速を越えて離れていると考えているのであろう。

しかし、ここで一つの問題がでてくる。
星Aにとって、「地球から観測すると星Bが光速の99%の速度で離れている」ことは何の関係もないのである。
星Aにとって星Bは、星Aから観測する速度でしか離れていっていないのだ。
地球と星Aの関係は、「そっちはそっち、こっちはこっち。」の関係であり。
絶対的な基準がない、「それはそれ、これはこれ。」の間柄が相対性理論の、相対と言う言葉の意味である。

速度の足し算で、よくよく例えられる物に、乗り物の中でボールを投げると言う物がある。
『300km/hで走る新幹線の中で60km/hの球を投げる。』
さて、ボールの速度は?と言う問題だ。
300(km/h)+60(km/h)=360(km/h) か?否である。

まず、この問題を考える前に、一つ考えなくてはならないことがある。
誰にとってのボールの速度かと言うことである。
新幹線の中の人か、それとも新幹線の外の人か。

まず、新幹線の速度300km/hと言うのは新幹線の外の人が新幹線を見たときの速度だ。
新幹線の中の人にとって新幹線の速度は0km/hなのである。
地球は本来高速で太陽の周りを回っているが、地面の速度を数万km/hとは言わない。
地球の人にとっては0km/hである。
その物体と同じように移動している人間にとって、その物体の速度は無い。

では、ボールの速度60km/hは誰にとってか、これはもちろん新幹線の中の人にとってである。

そして、さて、ボールの速度は?と言ったときに新幹線の中の人とするならば。
ボールの速度は60km/hである。
新幹線の中の人にとって60km/hの速度でボールを投げたのだから、新幹線の中の人からすれば60km/hの速度のボールでしかない。

では、外の人からみたボールの速度は?
300(km/h)+60(km/h)=360(km/h) か?
上の式に少し手を加えてみよう。その速度が誰 由来かと言うことである。
{外の人にとって}300(km/h)+{中の人にとって}60(km/h)={外の人にとって}360(km/h) ?

これを見ておかしいと思わないだろうか。
外の人の認識と、中の人の認識が、ごちゃ混ぜになっている。
中の人が感じた60km/hは 外の人が感じる60km/hと一緒にして良いのかと言う問題である。

結論からすれば、してはいけないのである。
なぜなら、外の人と中の人では感覚や認識、測定結果ですら完全に違う物になるからである。
(実際には、光速度に対して極小さい速度、300km/hや60km/hはそのまま足し算しても正しい数字と殆ど差はない。)

話を星に戻す。
星Aに取って地球は、地球が星Aが光速の99%の速度で離れているように、99%の速度で離れている。
では、星Bはどうか。
実際に細かい数字をだすと、光速の99%はおよそ29.7万km/sである。
星Bが離れる速度を計算でだすと、29.998万km/sとなる。

こうなってくると、思ってくることがあるのではないか。
地球にとっては、星Aは29.7万km/sで離れている、星Bも29.7万km/sで離れている。
では地球で1秒たったとき、星Aと星Bは59.4万km離れているのではないか。
しかし、上の話では、星Aで1秒たったとき、
星Aにとって地球は29.7万km離れていて、星Bは29.998万km離れていることになる。

地球にとって星Aが29.7万km離れたとき、星Aと星Bは59.4km離れていて。
星Aにとって地球が29.7万km離れたとき、星Aと星Bは29.998km離れている。


変だと思うかも知れないが、それぞれで、星の速度の認識が違うように。
空間の認識も全く違うのである。
地球にとって星Bがずいぶん離れた、
と思うほど、星Aにとって地球と星Bはそれほど離れていないのだ。


「そっちはそっち、こっちはこっち。」である。

そのため、件の質問者への答えはこうあるべきだろう。
「地球からはそう思えても、離れていく星からはそう見えてないですよ。星それぞれで観測結果は違います。」
と言ったところ。


・宇宙空間の膨張速度は光速を超える?

越えても問題はない。
なぜなら、空間は物体ではないからだ。
光速を越えられないのは物体であって、空間には何の関係もない。
物体が高速を越えられないのは、エネルギーを質量として蓄えるからである。
運動エネルギーを加えられても、一部の割合しか加速のためのエネルギーに使われない。
他は色々な物と質量として蓄えられ、質量があがるためにより加速できなくなる。
光速に近づけば近づくほどその傾向は強くなり、殆ど加速出来なくなる。

しかし、空間は関係ない、エネルギーを質量にしないからである。
ベストアンサーは空間の速度と、物質の速度を同じように考えている時点で何かおかしい。
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