相対性理論

ニュートリノが光速を超えたという実験結果が出たらしい。

昔から理系だった自分は、こういうのにとても興味を持つ。

「アインシュタインの相対性理論の前提が崩れる」とか「タイムマシンができる」とか聞くと、

いてもたってもいられなくなる。

という訳で、休日を使って調べました～というのが今回のエントリー。

そもそも、アインシュタインの相対性理論は、

「光速度一定」を仮定しているが、

「光が到達できる最速の速さ」とは仮定していない。

では、どこに相対性理論のどこに矛盾するかというと、

相対論的質量／時間の式の中に√[1-(v/c)^2]という式が出てくるため、

速度vが光速cを超えると、質量や時間が虚数次元になってしまう事に矛盾する。

特殊相対性理論では、右辺のtやmは静止したところから見た時間／質量とすると、

時間はこんな式で：　

質量はこんな式で：

それぞれ記述される。

簡単に言うと、速度vが大きくなると、

時間の経ち方は遅く、質量は重くなるという事。

実はこれの導出もそれほど難しくなく、高校程度の数学の知識があればできる。

興味のある人は、是非やってみて欲しい。

（この本が簡単でおすすめ。簡単すぎて、逆にわかりにくいという人もいそうだが。笑）

さてさて、ここで、物体が光速を超えようとすると…v→cとなる瞬間がある。

すると、m=0出ない限り質量は無限大に近づき、時間はどこまでも経ち方が遅くなる。

質量が増えるにつれて、光速を超えるためのエネルギーが多く必要となるので、

光速を超える事ができない、

というのが、相対性理論が「光速が最速の速さである」と言っている根拠である。

さて、今回のニュートリノの件だが、ニュートリノは質量が微小ながらある事が確認されている。

という事は、相対性理論が覆された事になる。

だが、タイムマシンの方は、僕はまだよく分からない。

僕が見たニュースの説明はこうだ：

相対性理論では、速度が光速に近づくにつれ時間の経ち方は遅くなり、

光速に到達した時、時間が止まるとされている。

今回のように、光速を超えて移動をする事ができたら、

時間を遡る事ができるのではないだろうか、

とタイムマシーンの開発が期待されている。

でも、式とにらめっこをすると

v>cならば式は虚数になる。マイナスにならない。

だから、もしこれが根拠なら、僕は間違っていると思う。

さてさて、僕の興味を引くのはこの先。

時間や質量にも虚数次元があるのかもしれない。

ちなみに、その場合、長さも似たように虚数次元になるので、

縦・横・高さのそれぞれにも虚数次元が必要である。

なーんて考えていると、同じような事を考えた科学者が過去にもいた事が分かる。

例えば、タキオンなんかはそういう話。

まんがやSFの世界の物ではなく、しっかりとした論理的枠組みがある。

（雑談：ドラえもんの四次元ポケットは五層構造になっていて、三層目はタキオン織り込みゾーン。ちなみに、四次元では機能できないので、四次元ポケットの中ではただの風呂敷になるらしい。ちゃんと考えられているのである。）

タキオンはエネルギーを失うほど加速、与えるほど原則をし、

光速以下のスピードで動く事ができない物質。

ただ、特殊相対性理論の「いかなる慣性系でも物理法則は同じになる」に反するし、

安定状態がv=∞という欠点をもつ。

これは、少し夢物語か。笑

現実味がありそうなのは、スーパーブラディオン。

エネルギー量も、質量も、正の素粒子。

ダークマターとの関係性なんかが真剣に研究されていて、

夢がいっぱいの領域に見える。

難しそうだし、時間がないから深くは立ち入れないけど、

なんだかとても面白そう。

実際にどうなのかが分かるのは、まだまだ時間がかかりそう。

いずれにしても、量子論とか相対性理論が新しく書き換えられるのはほぼ確実。

しかも、ブラックホールに関する研究にも役立つかもしれないらしい。

宇宙と量子は夢がいっぱいだー！