速度で空間は縮むか

タイムトラベルと双子のパラドックスについての疑問２

（「Ｎｅｗｔｏｎ」ニュートンプレス・７，２０１７）

著者　髙田　敞
２０１７，８，３０

（以下｛　｝内は、上記本よりの引用）

問題１

｛相対性理論によれば，動いているものは進行方向に対して長さがちぢみます。｝

考察

地球は自転しながら、太陽を公転しています。そして、銀河の回転と共に動いています。それ以外にも、アンドロメダ銀河に引き寄せられて、さらに、他の銀河団にも引き寄せられているということです。

　すると、自転で地球の進行方向に対する面がつねに変わっています。すると、地球は常に、ちぢんだり伸びたりしていることになります。月や太陽が地球を引っ張って潮汐運動をしているようなものです。

　この伸び縮みは観測されていません。余りに小さすぎるのかもしれません。しかし、地球の速度による宇宙背景放射の赤方偏移が観測されています。観測技術は発達しています。

速度が足りないのなら、宇宙にはかなり高速な物質があります。銀河中心からの高速のジェットは、光速に近いものさえあります。そのジェットのちぢみは、観測されてもいいのじゃないでしょうか。まあ、遠すぎて観測できないかも。

では加速器の中の陽子はどうでしょう。ほぼ光速だということです。やはり陽子は小さすぎてペッタンコになっているかどうかは観測できないかもしれませんね。

　相対論だと、様々なところで、ちぢんでいるはずの、物によってはペッタンコニなっているはずのものがいろいろあるにもかかわらず、速度によって物質が伸び縮みしている事実は観測されていません。

　したがって、この現象は実証がないので仮説の域を出ていません。そればかりではなく、観測されないということは、この仮説が、間違いであることさえ示唆しています。

問題２

｛宇宙船の兄から見ると，地球を含む周囲の宇宙全体が光速の８０％で動いているわけですから，宇宙全体が進行方向に対して６０％にちぢむのです。

考察

　相対論は見た目がすべてですから、宇宙船が飛ぶと宇宙が動きだすというのです。それについては反論を書きました。

ここでは、宇宙船が飛ぶと宇宙がちぢむのは事実か、ということを考えてみます。

（１）宇宙がちぢむエネルギーは

パンは、周りから押すと全体がちぢみます。風船は中の空気を抜くとちぢみます。これは物質の圧力の問題です。では、宇宙船が飛ぶと、宇宙にどのような力が働いて、宇宙がちぢむのでしょう。これについて、この本には何も書いてありません。

宇宙船が飛ぶエネルギー源は宇宙船のエンジンだけです。この宇宙船のエンジンが動くと、宇宙全体にどのようなエネルギーが行き渡るのでしょう。

この本では、光速の８０%で宇宙船が飛ぶと宇宙が６０％にちぢむということです。

では地球が６０％にちぢむとどのようなことが起こるでしょう。かなりな楕円球になります。そして、地球は回転しているので、上に書いたように、ちぢむ方向が常に動いています。６０％伸び縮みするというと、月の潮汐運動どころの騒ぎではありません。巨大地震と、摩擦熱で、地球は激動してしまうでしょう。とても人が住める状態ではありません。

そのエネルギーが、宇宙船エンジンを動かすことだけで起こるというのです。

地球だけではありません、太陽も、宇宙のすべての恒星も、巨大な銀河も銀河団も、巨大構造もすべてが縮むのです。そのエネルギーたるや、天文学的数字になるでしょう。

その現象が宇宙船がエンジンを動かすと起こるというのです。

（２）情報の伝え方

　１光年先の星には光の速さで情報を伝えたとして１年かかります。宇宙船から１光年先の恒星と１００光年先の恒星には、情報が伝わるのに９９年の差ができてきます。

　宇宙船が飛んだという情報を宇宙全体に伝えるには１００億年以上の違いが出てきます。宇宙は宇宙船を中心にして、波が伝わるように、順番にちぢんでいくことになるでしょう。

　銀河はどうなるでしょう。宇宙船が飛んだという情報が伝わった端から、順にちぢんでいくのでしょうか。直径１０万光年の銀河なら、始まってから、すべてにちぢみがいきわたるまでに、１０万年かかります。その間、ちぢんだ部分と、ちぢまない部分の、引力や、回転速度はどのようになるのでしょう。ケプラーやニュートンの法則では当てはまらない運動になるのではないでしょうか。

　また、１０万年の間には宇宙船は速度を変えていることでしょう。おそらくこわれているでしょう。それらの情報が伝わった時銀河はそれに対応して、また膨らんだり、元に戻ったりするのでしょうか。そうなるのでしょうね。

　高速の宇宙船は架空の話だから、ということかもしれません。でも、宇宙には現実にたくさんの高速で飛ぶ物質があります。そのすべてに対して宇宙が伸び縮みしていたら、宇宙は激動してしまうでしょう。いや高速で動く物質には観測者がいないから大丈夫だというかもしれませんな。相対論は適当だから。

　地球は動いています。宇宙を観測しています。すると、地球の速度に対応して宇宙がちぢんでいることになります。地球は公転し、自転しているので、宇宙はその方向の変化に対して、いつも、グニュグニュ伸び縮みしなくてはなりません。１０万光年先の恒星も、１０億光年先の銀河も、９０億光年先の銀河団も、みんな地球の動きに対してグニュグニュ伸び縮みしなければなりません。でも地球が生まれてから４６億年だから、４６億光年より遠い宇宙には地球の情報は届いていないので、それより遠い所の宇宙は今のところ地球の動きとは関係ないこといなるのでしょうか。

結論

「動くとちぢむ」と、言うのは簡単です。しかし、実際にちぢむとなるとかなり困難が起こります。言うは易し行うは難し、です。