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質量と時間のズレ
maru-tuの回答
- maru-tu
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1. 物体を光速に近づけるためには加速する必要があります。つまり、物体にエネルギーを与えることになるわけです。ところで、実は質量もエネルギーの一形態であることが知られています(有名なE=mc^2の式)。物体の速度が光速に比べて非常に遅い場合、加えたエネルギーはほとんどが加速のために使われるのですが、光速に近づくにつれ、加えたエネルギーが加速に使われるのではなく質量に変換されてしまうのです。このようなことが起こる原因となっているのが「何物も光速を超えることができない」という原理（光速度不変の原理からの帰結）です。 2. 時間の遅れを語る時には「どのようにして時間を計るか」をきちんと考える必要があります。時間と距離をどう測るかを真剣に考えたのがアインシュタインの最大の功績ともいえます。光速度不変の原理を基本原理として認めると、最も公正な時間の測り方は「鏡の間で光を往復させて、その回数をカウントすることで時間を算出すること」であると考えます。この時間計測法が特殊相対論、つまり「時間は見る人の立場により変わる(同時刻の相対性)」として結実することになります。 さて、重力の影響がある場所(→物体の近く)では、光も重力の影響を受けて曲がることが分かっています(一般相対論)。このため、時間の計測にも影響がでるのです。 3. ところで、重力場の影響が強くなるほど時間の進み方が遅くなります。よって地球の中心に近づくにつれ時間の進み方が遅くなることとなり、この効果のみを考えれば「ビルの屋上よりも地表の方が時計がゆっくり進む」ことになります。 しかし、地球は自転しています。その自転により地表の物体もみな回転しています。回転するスピードは地球からの距離に比例しますので、地表よりもビルの屋上の方が早くまわることになります。このため、「速く動く物体の方が時計がゆっくり進む」という効果がみられることになります。これはどちらかというと一般相対論(重力が時間に影響する)ではなく特殊相対論(物体の動きにより時間が変わる)の範疇となります。
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