タイムトラベルと双子のパラドックスについての疑問６

（「Ｎｅｗｔｏｎ７，２０１７」ニュートンプレス記事より）

著者　��田　敞

（以下｛　｝内は、上記本よりの引用）

 

問題

｛兄弟でメールを送り合って時間の経過を伝える｝Ｐ４４

条件

飛んでいる兄の乗った宇宙船に６年ごとに地球からメールを送る。

｛１通目のメールは宇宙船が目的地について折り返す１８年目にようやく届きます｝

　上の条件からわかること

・　兄の宇宙船は目的地へ１８年で到達している。

（相対論の距離は１４．４光年とある）

・　メールは２４年（６＋１８＝２４）で到達している。

問題１

宇宙船は１８年で目的地に到達している。メールは２４年で目的地に到達している。

どちらが速いでしょう。

考察

「もちろん短い時間で着いている宇宙船です」

「いや、メールは光速です。宇宙船は光速の８０％の速度です。メールの方が速いに決まっています」

「６年後出発したメールが２４光年先の目的地で追いついているからやっぱりメールが速い」

結論

速度ではメールの方が速いのに、速度の遅い宇宙船の方が短い時間で目的地に着きます。不思議な逆転現象が起こっています。これもパラドックスです。

問題２

このパラドックスに対する本の答え。

｛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。｝

｛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％に縮むのです。｝

｛すると，目的地の惑星までの距離も６０％に縮み１４．４光年（＝２４光年×０．６）になります。｝

｛距離が短くなるため，宇宙船は目的地に１８年で到着することができます。｝

考察

｛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｝について。

（１）　実際の観測との比較

　このような現象は観測されていません。そればかりではなく、反証となる現象が観測されています。

反証例

　小柴氏の観測したニュートリノ。

　このニュートリノは超新星からやってきました。距離は１５万光年です。その距離を１５万年でやってきたということです。ほぼ同時に超新星からやってきた光は数時間遅れています。光が超新星を出たのが数時間遅れていたからということです。すなわち光もニュートリノも、１５万光年を１５万年かけて到達しています。

　光速の光は１５万光年を１５万年かけてやってくるのは問題ありません。この本でも、光は惑星までの２４光年の距離を２４年かけて到達すると書いてあります。しかし、ニュートリノは質量のある物質です。相対論効果が出るはずです。すなわち、ニュートリノから見ると、宇宙は縮まらなくてはなりません。ほぼ光速ですから、９９％以上は縮んでいるはずです。ところが、実際は、ニュートリノは地球にやってくるのに１５万年かかっています。１５万光年は１５万光年のままということです。１ｍｍも縮んでいません。

　光速で飛んでも宇宙は縮まず、時間も短縮できないということの実証です。

　いやそれは地球から見たからだ。ニュートリノから見ると縮んでいる、ということかもしれません。すると、その時のニュートリノは、１年以内に地球に到達していることになります。しかしそんな現象は観測されていません。

　この場合、１年以内に到達するニュートリノと、１５万年かかって到達する二つのニュートリノが出現します。ニュートリノは二つに分裂します。エネルギーが倍になります。エネルギー不変則に反します。これも事実ならパラドックスです。しかし、そんな現象は観測されていません。現実には、宇宙がちぢんでいないことの証拠です。

（２）情報の伝達

｛宇宙船の兄から見ると｝ということだが、兄は停止しているという設定ですので、兄に到達する光は光速です。すると、目的地に到達する１８年間に兄が見られる宇宙は一番遠いところで１８光年先です。｛周囲の宇宙全体が光速の８０％で動いている｝ことを知る手段はありません。

　また、反対に、兄の宇宙船が光速の８０％で動いているということを、宇宙全体に知らせる手段もありません。光速で伝えたとしても、２４光年先の惑星に知らせるのに２４年かかってしまいます。惑星がそれを知って動きだしたときには１８年が過ぎています。惑星が宇宙船に向かって動き出したときには、２４年も経過しているので、手遅れです。とても１８年では、宇宙船に到達できません。

　反対に、兄から見て、その惑星が動きだしたのが確認できるのは４８年後です（＝２４＋２４）。１８年以上たっています。手遅れです。

　今、約１２０億光年先の銀河まで観測されています。そこまで兄の情報が届くのに１２０億年かかります。その銀河からの情報が来るのに、やはり１２０億年かかります。

　兄が見られる順に近いところから順次光速の８０％に宇宙がなって行き、１２０億年後に、やっと、１２０億年先の銀河も動き出すのでしょうか。

　兄が見ることができる範囲は光速で広がって行きます。地球が見えてから太陽が見えるまで８分かかります。その間地球は光速の８０％で動きだしています。その後８分経って太陽も動きだします。すると、地球は８分光年太陽から離れています。大変です、太陽系はバラバラになります。

　また、動きだした宇宙と、まだ動かない宇宙の境目では、光速の８０％の速度差ができます。星間ガスは猛烈な摩擦熱を生じるでしょう。宇宙に球状の光る壁が出現し、光速度で広がっていくことでしょう。

　この本では、兄から見るとすぐ全宇宙が動きだすということですが、そのシステムが書いてありません。書けないからでしょう。

（３）宇宙がちぢむ速度

　兄から見ると宇宙がちぢむということです。何事にも、状態が変化するときには、時間がかかります。

　兄から見ると、２４光年の距離が、１４．４光年に縮んだということです。縮んだ距離は９．６光年です。惑星が宇宙船に９．６光年近寄ったということになります。この距離を、どれだけの速度で惑星は移動したのでしょう。光速だと、９．６年かかります。

宇宙全体がちぢむということです。すると、１０億光年先の銀河も宇宙船に近づいてきたということです。その距離は４億光年です。銀河を４億光年移動させるには、どれくらいの時間がかかるでしょう。またどれくらいのエネルギーがいるでしょう。

（４）エネルギー

　宇宙全体を動かすエネルギーが不明です。物質が速度を変えるには新たなエネルギーが加わらなくてはならないというのがニュートンの慣性の法則です。

　兄から見ると宇宙全体が動くということだけれど、宇宙の速度を変える新たなエネルギーは存在しません。それでも宇宙が動くということは、慣性の法則の否定です。新たな速度になるということは、運動エネルギーを新たに持つということです。このエネルギーはどこから湧いて来たのでしょう。エネルギー不変則の否定でもあります。

（５）言葉の問題

｛距離が短くなるため，宇宙船は目的地に１８年で到着することができます。｝について。

｛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。｝とあります。

　このとき、兄は停止していて、宇宙が動いている設定です。したがって、宇宙船が惑星に到着するのではなく、惑星が動いてきて宇宙船に到着するのです。日本語が間違っています。言葉くらいということではありません。

　宇宙船がエンジンを動かすと、宇宙船は動かずに、惑星が動いてきて１８年で宇宙船に到着するというのは常識ではありえないことです。また、上に書いたように相対論以外の物理法則にも反しています。もし、それをごまかすために、宇宙船が到着する、という言葉を選んだとしたなら、問題です。科学の言葉は正確でなくてはなりません。ごまかしはだめです。

（５）地球の問題

　｛宇宙全体が進行方向に対して６０％に縮むのです。｝

　このとき地球も６０％進行方向に縮むということです。すると地球は４０％ちぢんで、楕円球になります。巨大な地殻変動が起こっています。地震、津波、火山の爆発も引き起こすでしょう。天変地異です。

　この宇宙には、様々な物質が高速で飛んでいます。相対論では、その物質から見ると地球はつぶれています。その物質から見ると、地球は大変な災害に見舞われているでしょう。困ったことです。

　そんなことはありません。いくら光速の物質が宇宙にあっても、地球はつぶれたりしていません。相対論効果で地球がちぢむ、ということがないということが実証されているということです。

　高速の物質には人間が乗っていないから、観測できないから大丈夫、ということですか。それでは、人間が観測したものしか存在しないことになってしまいます。人間の目が宇宙の中心であるということになります。それはないでしょう。

結論

相対論効果で宇宙がちぢむということはないということです。相対論以外の物理法則と、実際の現象からそれが言えます。したがって、宇宙船は惑星まで３０年かかります（＝２４÷０．８）。速度が遅い方が時間がかかるという、普通の現象です。