距離（長さ）と時間と定義とは

質問

いつも参考にさせて頂いております。

距離（長さ）と時間の定義とは何でしょうか？
物理学で光速度”Ｃ”が必ず出てきて光速度は不変とあります。
速度とは移動距離と移動にかかかった時間で決まると思いますが、完全剛体が存在しない、速度には上限がある（光速度）のですから、Ａ地点とＢ地点間での距離を同時刻に測ることは出来ないのでは無いでしょうか？。Ａ地点からＢ地点まで巻尺を引っ張れる速度は光速度が限界になりますよね。
また時間の定義も直接時間を計れる定規は無いと思いますので原子時計のように原子が何回振動したからどれだけ時が経過した、としか測定方法がないと思うのですが。

そうしますと
1、完全剛体が無いので距離の測定は巻尺や定規では出来ない。
2、時間の測定も直接測定する定規は無い。

そうしますと時間も距離もものすごくあいまいな物になってしまうと思います。唯一不変な光速度だけが基準として使える物になるのでしょうか？。仮にそうだとして光速度が見かけ上唯一不変なのは何故なのでしょうか？（光速度が見かけ上としたのは、私には速度に上限がある理由が解らない為です）。この宇宙がそうなっているからとしか今現在の物理では解らないのか、それともその理由も解っているのか、お教えいただけると助かります。

もしかしたら人間が空間と認識している物や時間などは実際は違っていて、何かの現象を人間はそう認識しているに過ぎないという事もありえるのでしょうか？。
少しＳＦのような話になってしまいましたが宜しくお願いいたします。

回答No.1

ichiro-hot · ベストアンサー

『原子時計』のところで、もうちょっとですね。
　地球を中心に考えればすむ時代は地球のサイズから距離を定め、地球の公転運動から時間を定めたんでしょうが、現在の時間と距離の約束は、宇宙のどこにいっても手に入るもの・・・そう考えられるものを基準にしています。
　それはCe原子です。宇宙のどこかにCeが一個も存在しないところは考えられない。どうにかして手に入れられる。Ce原子が地球と違う場所では全く違う性質になってしまうなんてことも考えられない。セシウムは１族元素で炎色反応とか、簡単に固有の波長を持った光を出させることができます。
　だからその測定に使う波長（色）を決めておいて、まず距離をその光の波長何個分＝光の1秒間に進む距離の光にある波の山の数と定め、それから時間1秒をそれだけの光が進むために必要な時間と定めます。（一番詳しいのは理科年表ですね。図書館とかにおいてあると思うので、物理分野の一番最初に書いてありますよ。詳しい数値は覚えても意味がないですね。必要なときに調べればすむことで・・・）

　でも宇宙や空間など、やはり疑問は残ります。原子を使っても小さな地球にすぎません。
　空想やSF、それはそれでいいと思いますが、アインシュタインとかのえらいところは、単に空想でなく思考の結果が実際の観測できる現象に結びつくまで、思考を突き詰めているところですね。考察を楽しんで、そういうところまで突き詰められたら・・・・
　真空といえども極み尽くせない・・・超弦理論とか、素粒子のもうひとつ下の世界に新たな粒子の階層が見えてくるのか、それとも空間そのものが見えてくるのか・・・どうおもいますか？それをどう示しますか？

お礼

ご回答頂き誠にありがとう御座いました。

補足

ご回答有難う御座います。

大変よくわかりました。

相対論はこの宇宙はどこでも物理法則が同じと言うのが前提だと思います。
セシウム原子が一個あれば距離の基準として波長が使えますし、時間の基準としも使えるわけですね。

私には時間とは何か？、空間とは？と言う疑問は以前残ります。
空間に最小単位（部屋のようなイメージ）がありそれが１０個分で１ミリなどと定義するならとても理解しやすいと思いますが。（プランク長は自分なりの解釈では、それ以下では意味を持たない大きさと言うよりはただ単にそれ以下の事は解らない）と解釈しています。

今現在素粒子と言われている物が複数存在していてもそれが物質の最小単位と言うのも理解できません。さらに小さい単位が存在するように思えてなりません。証明も理論も根拠は無いのでただの創造になってしまいますが・・・。

現在の物理学に矛盾が無いのは解るのですが少し本などには問題があるようにも思いました。素人向けの本ですと解りやすくする為とは言え大事な点を書いていない為、誤解を招くようになったりしていると思います。例えば大きな世界と小さな世界では計算式が別物と言うのも宇宙が同じ法則である以上おかしいように思います。ただ単に近似値を得る計算と正確な計算式は違う為と思うのですが？。素粒子の不確定性は小さい世界でしか影響しないとは思ないですし、その素粒子から出来ているマクロな世界も無視できる範囲とは言えその不確定な影響を受けていると思います。

少々生意気なコメントになってしまい大変申し訳御座いません。でもこれが私の持っているレベルでの意見になります。ご意見いただけましたら幸いです。

ご意見頂き誠にありがとうございました。