原子時計の進み方が重力によって違うことについて－２

質問

原子時計の進み方が重力によって違うことについて、いろんな方から、いろんなことを教えていただいたのですが、
以下のようなことを思い描いています。

これって、どうなのでしょうか？

（１）原子時計は、「重力による力学的？影響」を受けない（はず）。そのように作ったはず。
「原子の励起エネルギー」は「重力による力学的影響」を受けないはず。原子を励起させるための「振動子（発振器）」も「重力による力学的影響」を受けないはず。「振動子を制御するもの（回路？）」も、「振動子の振動を検出して、それを地上に伝える仕組み」も、原子時計の「全てのもの、全てのこと」は、「重力による力学的？影響」を受けないはず。
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（２）従って、原子時計を使えば、地球上のどこでも（また、宇宙のどこでも）、同じように時間を計る（合せる？）ことができるはず。
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（３）実際に、地上と上空の両方で原子時計を動作させてみた。
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（４）すると、「地上の原子時計の振動子の振動回数がＮ回になったときに、上空の原子時計の振動子の振動回数はすでにＮ回を超えている」？？？
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（５）なぜ？？？
　「重力による力学的？影響」を受けないはずなのに、なぜ？？？
　「重力による力学的？影響」を受けないはずなので、「地上の原子時計の振動子の振動回数がＮ回になったときに、上空の原子時計の振動子の振動回数もＮ回になる」はずなのに、なぜ？？？
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（６）なぜ？、なのだが、実際に、そのような現象が起きているのだから、その現象を受け入れなければならない。
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（７）とすると、「重力による力学的？影響」以外の「何らかのもの、何らかのこと」であって、「地上」と「上空」との違いによる「何らかのもの、何らかのこと」が、原子時計に関与しているとしか考えられない。
そう考えるしかない。
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（８）とすると、その「何らかのもの、何らかのこと」とは、何？？？
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（９）「地上の振動回数」と「上空の振動回数」を比較するということは、「地上の基準のもの（地上の時間？）」で「上空の回数」を数える（また、「上空の基準のもの（上空の時間？）」で「地上の回数」を数える）、ということになるのか？
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（１０）とすると、その「何らかのもの、何らかのこと」とは、時間になるのか？？？
　地上と上空とで時間が違うからなのか？　時間の進み方が違うからなのか？
　地上と上空とで時間の進み方が違うとすれば、・・・「同じＮ回の現象」を異なる基準（時間？）に則って検出するのだから、確かに、「地上の原子時計の振動子の振動回数がＮ回になったときに、上空の原子時計の振動子の振動回数はすでにＮ回を超えている」ということになるわなあ。
　そう考えるしかないのか、そう考えるべきなのか、・・・ということやなあ。
　上空の原子時計の「全てのもの、全てのこと」（入れ物から、励起原子から、振動子から、電気回路の配線から、電気回路中の原子核や電子から、まさしく、全てのもの、全てのこと）が、地上の基準（時間？）で「観測すると」、ということか。
「嫌な観測問題」ということか。
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（１１）そして、「エネルギーの定義の中に時間が含まれている」ので？（エネルギー：ｋｇ・ｍ・ｍ／（ｓ・ｓ）なので？）、時間とエネルギーの関係から、エネルギーの観点から解釈しても同じということか。
　「エネルギーの基準？」みたいなものが、地上と上空とで違っている、ということか。
　「地上のエネルギーの基準？」みたいなもので、上空の原子時計の「原子の励起エネルギー」を観測すると、地上の原子時計の「原子の励起エネルギー」よりも高い、ということか。（エネルギーについての「嫌な観測問題」ということか）
　但し、「原子の励起エネルギー」だけでなく、原子時計の「全てのもの、全てのこと」のエネルギーが、「地上のエネルギーの基準？」みたいなもので「観測すると」、地上のものより高い、ということか。
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（１１－１）仮に、上空の原子時計の「励起原子が基底状態に戻ることで放出する光子」が地上に届いたとすると、その光子のエネルギーは、地上の原子時計の「励起原子が基底状態に戻ることで放出する光子」のエネルギーよりも高い、ということか。
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（１１－２）これが、光の「重力によるドップラー効果」というやつか？？？。
　光の「重力によるドップラー効果」というやつは、（ａ）「時間の進み方が異なるので、光の振動数が変化するため」と解釈することもできるし、（ｂ）「光と重力との作用で光の運動エネルギーが変化するので、光の振動数が変化するため」と解釈することもできるし、（ｃ）「励起エネルギーが異なるので、放出される光子の振動数が変化するため」と解釈することもできる？、ということか？。
　「励起原子が基底状態に戻ることで放出する光子」でなく、「電子の熱運動により放出される光子」の場合は、（ｃ）の解釈に代えて、（ｃ’）「電子の熱運動による運動エネルギーが異なるので、放出される光子の振動数が変化するため」と解釈することもできる？、ということか？。
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（１２）また、振り子時計の場合は、周期Ｔ＝ｋ√（Ｌ／ｇ）なので、地上ｇ１、上空ｇ２とすると、「重力による力学的？影響」を受けて、地上の振り子時計の周期はＴ１＝ｋ√（Ｌ／ｇ１）、上空の振り子時計の周期はＴ２＝ｋ√（Ｌ／ｇ２）になるはず？。
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（１２－１）とすると、振り子時計の場合は、「重力による力学的？影響」を受けて、「地上の振り子時計の振動回数が１／Ｔ１回になったときに、上空の振り子時計の振動回数は１／Ｔ２回になる」はず？。
　すなわち、「重力による力学的？影響」以外の「何らかのもの、何らかのこと」が、振り子時計に関与していなければ、「地上の振り子時計の振動回数が１／Ｔ１回になったときに、上空の振り子時計の振動回数は１／Ｔ２回になる」はず？。
　そして、原子時計に関与するのと同じ「何らかのもの、何らかのこと」（時間の進み方？なのか、エネルギーの基準？みたいなものなのか）が、振り子時計にも同じように関与するならば、上空の振り子時計の周期はＴ２＝ｋ√（Ｌ／ｇ２）よりも短くなって、「地上の振り子時計の振動回数が１／Ｔ１回になったときに、上空の振り子時計の振動回数は１／Ｔ２＋α回になる」はず？。←これを確かめてみたい（無理っぽいが）。
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（１２－２）ということは、天体の公転運動にも、この「α」に対応する・・・が・・・ということか。←これも計算してみたい（計算の仕方は、知らんし、たぶん、挫折するけど）。
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（１３）また、エネルギー：ｋｇ・ｍ・ｍ／（ｓ・ｓ）の関係から、空間の観点から解釈しても同じということになるのか？？？。
　「空間の基準？」みたいなものが、地上と上空とで違っている、ということか？。
　「地上の空間の基準？」みたいなもので、上空の原子時計の「原子の原子核と電子との距離（又はそれに対応するもの）」を観測すると、地上の原子時計のものよりも長い、ということか。（空間についての「嫌な観測問題」ということか）。
　但し、「原子の原子核と電子との距離」だけでなく、原子時計の「全てのもの、全てのこと」の長さがが、「地上の空間の基準？」みたいなもので「観測すると」、地上のものより長い、ということか。
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（１３－１）原子核と電子との距離ｒに着目すると、ｒ１→ｋａ・ｒ１、ｒ２→ｋａ・ｒ２、ｒ２－ｒ１→ｋａ（ｒ２－ｒ１）になって、エネルギー準位がＥ１→ｋｂ・Ｅ１、Ｅ２→ｋｂ・Ｅ２になって、励起エネルギーがＥ２－Ｅ１→ｋｂ・（Ｅ２－Ｅ１）になって、励起状態から基底状態に戻るときに放出される光子のエネルギーがｈν→ｈ・ｋｂ・νになる（（ａ）時間の進み方が異なるためとも解釈できるし？、（ｂ）光子が重力との作用で光子の運動エネルギーが変化するためとも解釈できる？）、ということなのか？？？
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（１３－２）振り子時計の場合は、「Ｌ」が長くなって、周期がＴ２＝ｋ√（Ｌ／ｇ２）よりも短くなって、振動回数が「１／Ｔ２＋α回」になる、ということなのか？？？
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（１３－３）砂時計の場合は、砂の粒が大きくなって、砂の落下口が大きくなって、砂の落下口から砂時計の底までの距離が長くなって、・・・というようなことになるのか？？？
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（１４）ということは、ｋｇ・ｍ・ｍ／（ｓ・ｓ）の関係から、質量の観点から解釈してもよく、質量の観点から解釈しても同じということになるのか？？？。
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（１５）というようなことを、思い描いて・・・？　「光速度Ｃ＝一定」というのが出てきてへん。
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（１６）どこ？　「光速度Ｃ＝一定」は、どこ？？？　「光速度Ｃ＝一定」は、なくてもよいのか？？？
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というようなことを、思い描いています。

これって、どうなのでしょうか？
（Ａ）まあまあ。
（Ｂ）いまいち。
（Ｃ）おしい。
（Ｄ）ちょっと違う。
（Ｅ）全然違う。
（Ｆ）その他。

よろしくおねがいします（ありがとうございました）。

回答No.4

angkor_h

貴方の書かれた文面は、失礼ながら長すぎて読みきれませんでしたが、

世界標準時は、全国各地のおおよそ30個程度のCs原子発振器の平均値で支えられています。
重力の及ばない宇宙(?)のGPS衛星は、Rb或いはCs原子発振器を搭載して時間を支えています(原則地上に同期)。
1秒管理では(地上や宇宙に於いても)これで充分なのでしょう。
しかし、同期通信の世界では1秒ではなく125μ秒管理なのでもっと厳しく、国間通信では数ヶ月単位でのスリップ(時間ずれ発生)を許容しています(逆にこれが現実の技術限界)。
人工惑星通信ではドップラー効果も加わって更に厳しいのでしょう。
ご参考まで。

お礼

ありがとうございます。

＞世界標準時は、全国各地のおおよそ30個程度のCs原子発振器の平均値・・・GPS衛星は、Rb或いはCs原子発振器を搭載し・・・(原則地上に同期)。・・・人工惑星通信ではドップラー効果も加わって・・・

ありがとうございます。

回答No.3

chiha2525

単に、時間の進み方が違うことを受け入れられなくて、全宇宙で同じように時が進むと頑なに思い込んでいるだけなのでは？

お礼

ありあとうございます。

＞単に・・・全宇宙で同じように時が進むと・・・思い込んでいるだけなのでは？
　　　↑
ありがとうございます。

ありがとうございます。感謝です。

回答No.2

s_hyama

まず、ここら辺からちゃんと勉強してみるのはどうかな？
http://www.geocities.jp/hiroyuki0620785/k3dennjiha/friquency.htm

お礼

ありがとうございます。

＞http://www.geocities.jp/hiroyuki0620785/k3dennjiha/friquency.htm

ありがとうございます。

回答No.1

doc_somday

(Ｃ)かな、前回のご質問もですが、あなたに「正しく教える」立場の人は居無かった、
それは幾つもの理由がある。
１)あなたの能力を疑う。
２)自分(回答者)でそもそも「混乱して」いた。
３)２)に被るが回答者の議論が「自己整合」していないものが多かった。
４)そもそも回答者が「正しく」理解していなかったから「自己整合」は無理だった。
５)多くの部分で別の回答者が「部分的に」自己整合している「議論」をつきあわせた
結果として、「正しく」かつ「自己整合」している「結論」から、離れていった、
不幸にもときには「本来なら正しかった」知見を「議論のため」に「歪めた」。
６)今回のご質問は長いが、これでも「充分な量」の議論には足りない、教科書はさらに長い。
７)これだけ長いと「授業計画」を立てて議論出来る回答者は居なかった。
８)だからあなたは「正しい」世界と「混乱した世界」を行き来することになった。
９)それを言い替えれば、「全体を整合させる」のはあなた個人には「荷が重すぎる」

だから、こんな処で議論しても「美しく整合し、しかも正しい」結論は出て来ない。
もう掲示板の世界では「無理」だ。

特に「観測者問題」を図無しで説明するのは無理だと思う。

お礼

ありがとうございます。

＞(Ｃ)かな
　　　↑
ありがとうございます。

＞１)あなたの能力を疑う。
　　　↑
ありがとうございます。「はい」です。そうなのです。その程度なのです。

＞５)多くの部分で別の・・・「議論」をつきあわせた結果として、「正しく」かつ「自己整合」している「結論」から、離れていった、・・・「本来なら正しかった」知見を「議論のため」に「歪めた」。
　　　↑
ありがとうございます。

＞８)だからあなたは「正しい」世界と「混乱した世界」を行き来することになった。
＞９)それを言い替えれば、「全体を整合させる」のはあなた個人には「荷が重すぎる」
　　　↑
ありがとうございます。

＞「観測者問題」を図無しで説明するのは無理だと思う。
　　　↑
ありがとうございます。

ありがとうございます。感謝です。