• ベストアンサー

そもそも「時間」とは何なのでしょうか?

loboskobayの回答

回答No.7

時間論は高名な哲学者なども考え抜いてきた問題ですが、相対論が一定の答えを出していると主張します。その視点からの私の主張です。 1.時間と空間は表裏一体のものですか? -->yes 理由 相対論では時空を四元ベクトルで扱います。理論物理で扱うベクトル量は成分が同じものでなければなりません。 ただし特殊相対性理論では、空間は実数ですが時間は純虚数になります。ですから三次元空間を自由に動き回れても時間には、その意味では移れません。Lerentz 変換で空間と時間が変換されるときに混ざり合うだけです。 2.時間にエネルギーはありますか? --> No 理由 特殊相対論では光速度 c は無次元の 1 となるべきです。そうなると距離と時間は同じ物理量となります。(だからこそ SI 単位系では時間は定義量になりました)。c==無次元の 1 の世界では質量とエネルギーが同じになります。でも時間・空間自体はエネルギーとはみなされません。Einstein が夢見たように、将来全てが幾何学で説明されるかもしれませんが、そのときの空間は三次空間や四次元時空を超えた何かになると思います。 特殊相対論では、粒子の速度は全て 1 です。いわゆる静止粒子は時間軸方向に光速度で動いています。一方で宇宙の端は光速度で空間方向に動いており、時間軸方向の成分は 0 です。静止している質量 m の粒子は m c の運動量を持っていると解釈できます。 4.現在・過去・未来は同時に存在していますか? 5.時間は現在から未来へ進みますが、それを進ませる推進力は何でしょうか? 6.時間はどうして止まらないのか? 以下は私の解釈であり、物理学者の共通意見ではありません。でも全くの「とんでも」でもないとも認めてもらえるでしょう。そして上の 4,5,6 への回答にもなると思います。 Hawking は「big bang 以前は虚時間だった」と言っていますが、わたしは逆で big bang 以前は時間も実数で空間と行き来もできたが、big bang 以降に時間は純虚数に変わったと思っています。相対論での Mikowsky 記述に限らず、時間を純虚数で表したほうが整合性が取れることが、物理に多く存在します。時間に関する項を自乗するとマイナスになる性質が多く見られます。波動方程式 (∂2x-∂2y+∂z+∂2y-∂2t)ψ == 0 がマイナスが時間項になっているのは偶然ではなく必然です。 時間が純虚数に転化し、それにと伴って三次元空間+時間が光速度で広がり始めたのが big bang だと思っています。宇宙の膨張と同時に、そこで作られた素粒子は時空を未来に向かって転がりだしたと思っています。実際に Dirack 方程式を解いて、その位相変化を可視化してみると、電子が時空を転がっているとみなせるような位相の変化が見られます。

関連するQ&A

  • 空間・時間と電場・磁場

    空間と時間の関係と電場と磁場の関係にどこか似ているところがあるのでしょうか?

  • 電磁波の種類と人への害

    早速ですが、箇条書きにしました。 ・磁場とは: 磁力が働く空間。NS間から発せられる。  人への影響→定かではないが、有害ではない。 ・電場とは: NSが交互に入れ替わることで波動を持った磁場。  人への影響→50/60Hz帯も含め有害。 ・電波とは: 電場を発信させた物。発信器から発せられる。  人への影響→電場同様に有害。 ・・・これであってるでしょうか??よろしくお願いします。

  • 電子や光子の波動性と粒子性について

    こんにちは、王次郎です ”光の物理”(小林浩一 著,東京大学出版会)p.35には、光の粒子性と波動性に関して以下の様に紹介されています。 『光の行動は、観測されるまでは空間に広がった波動、つまり電磁波の立場で考えなければならないし、観測されてはじめて、光は粒子、つまり光子としての顔を見せることになる。(中略)光が原子や電子あるいは一般には物質と出会い、エネルギーを交換するときには、光は粒子のように行動し、それ以外のときには波動のように振る舞うといってよいだろう。』 量子力学では、例えば電子の波動関数は、電場や磁場などの物理的な存在ではなく、状態(可能性)として空間に広がって存在しているとされていたと思います。光の波動性が、電磁場としての物理的な存在であるのに対して、電子などの粒子の波動性は波動関数で計算される状態の波であるとすると、電子や粒子の波動性と光の波動性は別物なのでしょうか? それから、光もシュレーディンガー方程式で波動関数が計算できるのでしょうか?

  • 電磁波と光子

    電磁波と光子 古典的な電磁気学を勉強してます。 基礎的な質問だと思うのですが、 マックスウェル方程式によれば、 rotE=-∂B/∂t divD=ρ rotH=J+∂D/∂t であるから 電界の波動方程式が求まって そこからヘルムホルツの方程式が導けて 電場と磁場の関係から x軸方向に電場が正弦波状に変化するとき y軸方向に磁場も正弦波状の変化をするっていう あのよく見かける電場と磁場が一緒に描かれてる図まではなんとなく理解して 電磁誘導→電場ができる 変位電流→磁場ができる 要するに「電場と磁場の相互作用が電磁波」みたいなまとめでわかった気になってたんですけど、 光は「光子」というボース粒子によって電磁力を伝えたりして、光子は質量ゼロ、電荷ゼロであって…… みたいな量子力学の解説書に、光子は電場や磁場との直接的な相互作用はほとんどないって書いてあって、 たしかに電荷ゼロなら影響ないだろうなって思うんですけど 光 =空間の電場と磁場の変化によって形成される波(波動)である。 =微視的には、電磁波は光子と呼ばれる量子力学的な粒子 (wiki) みたいに書いてあって、 電場(静電場?)って重ね合わせの原理が成り立つから 電磁波が電場と磁場の相互作用なら、真空中とかで電磁波に電場とか加えるとなんとなく振幅が変わるような影響を簡単に受けそうな感じがするので、光子に電場や磁場との相互作用がほとんどないって記述がどうも引っかかって…… でも電磁波と電場および電場のかかっている物質との間に作用するいわゆる電気光学効果(ポッケレス効果とか)は非線形光学結晶などが必要と聞きかじり、電磁波の波長を変換したりするのって大変なんだなーって思うところまで勉強しました。 粒子性と波動性があるといろいろ複雑なのでしょうか…… 粒子性で考えると影響なくて 波動性で考えると電気光学的な影響がある…みたいな そもそも電磁波の波長とかってnmレベルですし、ただの波じゃなくて複素数の波動関数ですもんね。 あ、完全に影響なかったらそもそも非線形光学効果なんてないのだから、「ほとんど」影響ないってのはそういうことか… 量子論を修めろってことですね…… 己が浅学さを反省して、そろそろ19世紀の考え方から20世紀の考え方に移行しようと思います。

  • 光の正体について

    光(電磁波)は物質として存在するものではなく, 重力のように,空間に電場と磁場の変化が交互に起きる現象として理解するのであっていますか?

  • 媒体と周期という概念

    媒体と周期という概念   について皆さんはどうお考えですか?   物理学上の「媒体」の定義といわれると直ぐには適切な表現を   見出せないのですが、概念としては「エネルギーや情報を運ぶ   もの」ではないかと思います。   その昔、光が波であるならその波を運ぶ媒体(エーテル)がある   はず。  ということでその検証のためにマイケルソンとモーリー   が実験を行ったというのはあまりにも有名ですが...   逆に波でないなら媒体は不要か? という疑問です。   たとえば質量のあるものAが等速直線運動している場合、   Aは運動エネルギーの媒体(運ぶもの)ではないでしょうか   ?   要は、エネルギーの運び方が異なるだけではないか?   と...   一個のドミノが空中を等速で飛んで運動エネルギーを運   ぶ。これは一人が全距離を走るマラソンのようなものです。   一方、複数のドミノが倒れるときのエネルギーを次々と伝   えなが運んで行く。 これは複数の人間のリレー競争のよ   うなものです。   同じ形、同じ大きさ、同じ質量のドミノを一定間隔で並べる   と伝播特性が均一になり一定速度で伝播するはずです。      また周期性があるのでドミノが倒れる角運動が波の性質   をもっているように見えるはずです。   つまり波(リレー)であろうが、直線(マラソン)であろうが、   媒体無しにエネルギー伝播は出来ないのではありません   か?   宇宙空間では光が波でも媒体はいらないと言いますが、   電場と磁場が変化し、空間の物性である誘電率と透磁率   に完全に縛られているので空間には物質とは相互作用し   ない光の媒体が必なければならない思います。   何か?は解りませんが電場や磁場になりうるものです。      「虚無の時空間が電場や磁場になりうる」というのは論理   矛盾ではないのでしょうか? 伝える先にドミノが無いので   すから...   一方光は「電場と磁場の波動自体が媒体でボールのよう   に直線に飛んでゆく(マラソン式)」のほうが途中には媒体   (次のランナー)がいりませんね。   でも電場や磁場になりうるものは必須のはずです。   周期性   周期性についてですが、周期的に波打っているものが等速   直線運動することはあるし、回転体が等速直線運動するこ   ともあります。   尺取虫や蛇は波打ちながら前進します。(尺取虫は垂直偏   波、蛇は水平偏波です)      タイヤやボールが転がることは回転体の直線運動ですが、   回転しているので周期性があります。   では完全な等速直線運動には「周期性は無い」といえるでし   ょうか?      ある一定時間内に進む距離が一定なのだから、それは一種   の周期といえないでしょうか?   例えば一機の宇宙船が宇宙空間内で地球に対し等速直線   運動しながら離れてゆきます。   その宇宙船のある一点の位置が時間経過とともに地球から   見た座標系上を移動します。      それを座標上にプロットしてゆくと直線にしかなりません。   今度は宇宙船の先端P1と後端P2の位置変化を見ます。   P1に対しP2は宇宙船の「長さ」の分だけ遅れていますが   やはり直線にしかなりません。    ここで「長さ」を強調したのは意味があります。   相対性理論によれば空間=時間です。 「長さ」は空間で   す。   一方、時間を一定の「間隔」で区切ったものが「周期」と定   義できます。   時間=空間なら、時間間隔(周期)=空間間隔(長さ)です。   つまりものの「長さ」=「周期」ではないでしょうか?      とすれば、長さをもつもの(長さが無いものはありえませんが)   が等速直線運動すれば、その長さ分の周期を持っていること   になりませんか?   波動や回転はしていなくても周期性はあると...   もしそうならば、全てのエネルギー伝播には必ず媒体が必要   でしかも等速なら必ず周期性があるということになり、リレー   方式(複数媒体伝播)かマラソン方式(単独媒体伝播)かの差   しか無い。 ...となりませんか?   よろしくお願い致します。

  • 時間と空間の証明はできますか

    始めまして、相対性理論には速度が光速に近づくほど時間が遅くなる、質量が大きいと空間が歪むなどの説明が出てきますが、理屈はなんとなく理解出来るのですが幾つか疑問が出てきましたのでお教え願えないでしょうか?。 (1)時間の存在はどう物理学では証明されているのですか? (2)空間の存在はどう証明されているのか? (3)時間と距離(空間)があって始めて速度が決まると思うのですが、どうして時間と空間は存在して当たり前の仮定になっているのですか? (光速度不変の法則) (4)少し話がそれますが宇宙は今も膨張しているとありますが、それは 例えば空間が小さな部屋で出来ているとして部屋(空間)自体が大きくなっているのでしょうか、だとすると空間自体が大きくなっているので 大きくなっている事は確認できないような気がします、それとも部屋(空間)の数が増えていっているのでしょうか、よく膨らむフーセンに たとえられていますが、このイメージですとこれも宇宙のどこでも不変な出来事だと思うのですが。 素人の考えなので間違った認識かもしれませんが宜しくお願いします。

  • 場というものは物質的存在なのですか

    電磁場などは空間の中を電場と磁場が相互に変化して伝わっていくような感じがしますが場事態は物質ではなようです。またスピンなども場なのかと思いますがスピンなどは素粒子に属していても空間的存在ではないのでしょうか。

  • ベクトルポテンシャル場はエネルギーを持ちますか。

    無限に長い一様なソレノイドコイルは内部に強い磁界(磁束)を持ちますが隙間なく巻くと外部に磁界が存在しないと言われています。コイルに流れる電流が作る磁界が隣同士で漏れをキャンセルするからと理解しています。ところでコイルの外側で回転方向でかつ電流の向きにベクトルポテンシャルが存在します。私の質問はこの空間に存在するベクトルポテンシャルが持つ電磁気的エネルギーを定量的に知りたいための質問です。 1.電磁場の空間のエネルギー密度は1/2[eE^2+uH^2]ですからこの式に従えば磁場を持たないベクトルポテンシャルの持つエネルギーは存在しないことになりますがこれで正しいのでしょうか。 2.電流をゆっくり時間変化させたとき回転方向に電場が生じます。E=-dA/dt これははっきり値を持ちますのであたかも無から有を生じたことになります。どう考えればよろしいのでしょうか。 3.誘起された電気エネルギーがソレノイドから離れた空間で値を持つとすればそのエネルギーは電流源から供給されたことにするのが合理的ですが、空間が離れているため磁界も存在してポインティングベクトルを構成する必要があるように思います。磁界はこのシステムでは漏れない構造ですから外部に現れようがありません。 エネルギー移動がどのような仕組みで起きると考えればよろしいのでしょうか。 よろしくお願いいたします。コメントでも結構です。ご回答をお待ちします。

  • アインシュタインの「相対性理論」~「時間座標の二乗」-「空間座標の二乗」=1

    アインシュタインの「相対性理論」について2つ質問があります。 ------------------------------- 1、時間と空間は相対的であるということを厳密に言うと、「時間座標の二乗」-「空間座標の二乗」=1らしいのですが、これはどういう意味なのでしょうか? 2、E=mc2「物体の質量はそのエネルギー含有量の物差しである」 これは巨大加速器で、粒子をいくら加速しても、光速に近付くと、与えるエネルギーは、その粒子の質量を増加させるのに使われ、決して光速まで至らない。これは、エネルギーが質量に変わり、質量はエネルギーに変わることを意味しているらしいのですが、よく意味がわかりません。。 私はこの分野の知識がないため、初歩的な質問をしているかもしれず申し訳ありませんが、どなたか教えていただけるととてもありがたいです。 よろしくお願いします。