宇宙について考えている事の備忘録２
・光の速度は一定ではない。
アインシュタインの相対性理論では「光の速度は常に一定」と言われていますが、本当にそうなのか？ と思っています。
それか、私は相対性理論の論文の原文なんて読めませんが、原文では「光の速度の観測結果は常に一定」と記述されているのを、意味としては「光の速度は常に一定」ということだろうと誤訳（私からすれば）したのかなと。
なぜそう思うかというと、「光の速度は常に一定」と「光の速度の観測結果は常に一定」が両立しないからです。そしておそらくは「光の速度の観測結果は常に一定」が正しいと思われるからです。そうなると「光の速度は常に一定」は間違っていることになります。
では、なぜ両立しないかを説明します。
まずよく言われるのは、光速の半分の速度で光の進行方向に進みながら光の速度を観測すれば、光の速度は半分になるはずだが、観測しても光の速度は変わらず常に一定。というものです。これは正しいでしょう。
これは運動によって光の速度は変わらない。というものです。これについては、光の半分の速度を出せば、時間の進みが半分（通常の１秒が２秒）になるので、１秒（実際は２秒）あたりの光の進む距離は同じになると認識しています。
ちなみに宇宙ステーションは宇宙空間に浮いているように見えますが、実際は、高速で落ち続けているという運動が働いでいますので、宇宙ステーション内の時間は、地上より少し遅れていくそうです。
問題は、運動を伴わないが時間の進みが変化する場合です。
一般的に光速に近づくほど時間の流れは遅くなる。と言われていますが、実際は光速に近づくほどエネルギーが増加し、そのエネルギーにより時間の流れが遅くなるのです。時間の流れに影響するのは速度ではなくエネルギーです。
※ちなみに、光速に近づくと相対性理論の有名な公式に「E=mc2」（E：エネルギーはm：質量にc：光速の２乗をかけたものに等しい）の説明の時にエネルギーの注釈で「質量」と記述されることが多いみたいですが、厳密にいえば正しくはなく、エネルギーはあくまでエネルギーであって質量ではないそうです。なぜ質量ではないかと言えば、この時に発生するエネルギーからは重力が生まれないからです。
※以前、別の投稿で「人間が光速を超えて過去に戻ろうとするなら、その人の質量は無限大を超えますので、普通に死にます。」と記述しましたが、私もこの時は思い違いをしていました。
そしてこの公式は速度が光速に近づけば近づくほど、エネルギーが大きくなるということですが、逆に言えば速度がなくとも質量が大きければ、エネルギーが発生するということでもあります。エネルギーが発生すれば時間の流れは遅くなります。
なので、超質量であるブラックホールの重力の影響範囲では、そのエネルギー（ここでは速度は考えないので、エネルギー＝質量）で時間の流れが遅くなるそうです。逆に言えばブラックホールから離れれば離れるほど、時間の流れは速くなります。
それは地球でも同じです。地球の表面から離れるほど質量からの影響（重力）は弱くなるのです。実際、スカイツリーの最上階で時間を計測すると地上とは、1日あたり4ナノ秒の差があるそうです。
スカイツリーの高さは634ｍですが、エレベストの頂上ならばもっと差が付くでしょう。
では、運動（速度）は伴わないが時間の進みは早くなっているところで、光の速度を計測すればどうなるでしょうか。
「光の速度は常に一定」ならば、時間が早く進む場所ではその分、時間当たりの光の進む距離は短くなるはずですが、「光の速度の観測結果は常に一定」なので、やはり地上と同じ観測結果になると思います。
時間が早くなっているのに時間当たりの進む距離が同じならば、速度が速くなっていないと辻褄が合いません。
つまり地上から見れば、エレベストの頂上では時間が早く流れていて、光の速度も速くなっている。ということになります。
エレベストの頂上でも地上と同じ時間を刻む時計を作成し、その時間を元に光の速度を計測すれば地上で計測するより速くなるはずです。まあ、わざわざ時計を作らなくても時間差から光の速度は計算できるでしょうけど。
※ちなみに地上からエレベストの頂上の光の速度は計測できません。光が地上に届いた時点で、それは「地上の光」です。
結局、「時間と光の速度が増減の条件は全く同じで増減の比率も全く同じなので、時間当たりの光の進む距離は常に同じになる」ということです。これは「光の速度は常に一定」という意味ではありません。
勿論、地上とスカイツリーの最上階で時間流れ（光の速度）が違うなら、太陽系の太陽の表面と地球の位置（公転をしないとして）や火星の位置では、時間流れ（光の速度）が違うはずですし、天の川銀河の中心と太陽系の位置では時間流れ（光の速度）が違うはずですし、局所銀河群の中心と天の川銀河の位置では時間流れ（光の速度）が違うはずですし、おとめ座超銀河団の中心と局所銀河群の位置では時間流れ（光の速度）が違うはずです。
銀河、銀河群、超銀河団の中心に行けば行くほど、時間の流れ（光の速度）は遅くなるはずで、外側に行けば行くほど時間の流れ（光の速度）は早くなるはずです。当然、銀河と呼ばれる天体でも大きさは千差万別で、小さい銀河内より、大きい銀河内の方が時間の流れ（光の速度）は遅くなります。
勿論、超銀河団と超銀河団の間の天体がない空間は、時間の流れ（光の速度）が、かなり早いのではないでしょうか。
つまり、宇宙では光速に近づけば時間が遅くなるとか、ブラックホールに近づけば時間が遅くなるとか以前に、時間や光の速度など、宇宙ではその場所その場所でまちまちということです。
そうなると天文学では宇宙空間での距離を「光年」で表しますが、同じ１００万光年でも、太陽系からおとめ座超銀河団の中心に向かっての１００万光年と、太陽系からおとめ座超銀河団の外側に向かっての１００万光年では、実際の距離はかなり違うのではと思います。
分かりやすく例えると、制限速度１００ｋｍの高速道路を３時間走ってきている車と、舗装されていないデコボコ道を平均時速３０ｋｍぐらいで３時間走ってきた車が、家の目の前の道が法定速度が５０ｋｍで、到着したときの速度が５０ｋｍというだけで、両方３時間かかったなら１５０ｋｍの距離から来たんだね。といっているようなものです。
それとも逆に、Ａ地点とＢ地点は共に家から３００ｋｍの距離で、自分の家の前の道は法定速度５０ｋｍだから、共に６時間で到着するかと思っていたら、Ａ地点には高速道路に乗れて思ったより早く到着したけど、Ｂ地点には舗装されていない道路があり、思ったより時間がかかった。という感じでしょうか。
地球から見て何光年離れているとかの場合は上記になって、地球から見てこの天体とこの天体は何光年離れているとかの場合は下記になりそうな気がしますが。
※ただ、そもそも天体の距離を推測する方法は、三角測量などというものを使用するらしいのですが、想定より光の速度が速い空間の方が、この三角測量で計測した場合は実際はもっと近く、光の速度が遅い空間の方が三角測量で測定した場合より実際は遠くなると思います。
これらのことから、スカイツリーの最上階での地上との時間差、エレベストの頂上との時間差など、複数の高度な建設物や山々で時間を計測し、そこから地級からどれだけ離れればどれだけ時間がずれていくかの予測値が正確に出せるようになれば、それは地球から離れればどれだけ光の速度が速くなるかが分かるということです。
そういえば、銀河の回転曲線問題というものがあるそうです。
これは銀河の渦巻きの運動が物理学上では不可解な動きをしている。という問題です。
物理学では、渦を巻く運動の場合、中心部分の回転は速く外側に行くほど回転は遅くなるはずだが、銀河の地球から観測した、地球より銀河の中心に近い天体と、地球より銀河の外側にある天体の運動の速度がほとんど同じ。というものです。
ですが、この問題は私が推測した、宇宙空間では光の速度が変わる。というもので解決できるのではないかと思います。
地上からスカイツリーの最上階程度で、1日あたり4ナノ秒の差が出るのです。ならば太陽の表面から地球の位置まででは相当の差が出て、更に銀河の中心から太陽系の位置まででは更に差がでるのではないでしょうか。
地球の地表とスカイツリーの最上階では１日で４ナノ秒の差がでると前述しましたが、１ナノ秒とは１０億分の１秒です。
つまり、地表とスカイツリーの最上階では１日に１０億分の４秒の差ということで、ほとんど無いような差じゃないか。と思われるかも知れませんが、太陽は地球の約３３．３万倍の質量で、太陽系のある天の川銀河の中心にある超巨大ブラックホールの質量は太陽の約４００万倍です。つまり、銀河の中心のブラックホールの質量は地球の質量の約１京３千億倍です。１０億分の４という数字が可愛くすら感じます。
地球ごときの質量で、スカイツリーの最上階の６３４メートル程度が地表から離れただけで、１日あたり４ナノ秒「も」ずれるなら、銀河の中心近くと太陽系のある地点では、光と時間の速度に、どれほど多くの差が出るのか。という話です。
※そもそも地表で計測する光と時間の速度自体が銀河の中心のブラックホールと太陽の質量に影響を受けていますが。
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そして、天体の距離は光年という光が進む速度を単位にします。ですが、光の速度が一定でない以上、この単位はあてになりません。
その結果、銀河系の太陽系より外側の天体は、実際は思ったよりかなり近く、太陽系より内側の天体は思ったよりかなり遠いのではないのかと思います。
そしてそうなると、そこから回転する速度の計測も距離を見誤った分ずれます。
※試しに１０ｃｍの線を２本、始点を合わせ、５ｃｍ地点同士の距離を１ｃｍになるように引いてください。１０ｃｍ地点同士の距離は２倍の２ｃｍになります。これは実際は、５ｃｍの距離なのに１０ｃｍの距離と勘違いすれば、２倍の距離を進んでいる。つまり２倍の速度が出てると勘違いしてしまうということです。
※太陽系の内側はその逆となります。本当は１０ｃｍの距離なのに、５ｃｍの距離と勘違いしていれば、１０ｃｍ先で２ｃｍを進んでいるはずなのに、半分の１ｃｍしか進んでいないと誤認します。
そして、太陽系より離れれば離れるほど、銀河の回転運動は内側なら速くなっていき、外側なら遅くなっていくはずなのを、太陽系より離れれば離れるほど、距離の測定がずれていくので、結果的に銀河の外側と内側の天体は同じ速度で運動しているように見えてしまう。のではないかと考えます。
そういえば、将来的には宇宙標準時間。というものが必要になるかと思います。ＳＦに出てきそうな名称ですが、光速で移動などしていなくても、２つの恒星系があり、中心となる恒星の質量と銀河系の中心部からの距離、さらにその恒星系内に留まる惑星の質量が違えば、時間の進みが違ってくることになります。同じように２４時間過ごしても、２つの恒星では進む時間がずれます。
そのため、２つの恒星にそれぞれ住む人が１００時間後に宇宙のこの地点で落ち合おう。と話し合っても上手く行きません。
その問題を解消するために、銀河系の質量どころ銀河群などを含めたあらゆる質量の影響を受けない時間の進みを基準にする必要があるのです。（どうすればそれが可能かは分かりませんが）
この恒星系のこの惑星の２４時間は、宇宙標準時間の１００時間に相当する。などとなるわけです。そして、人々は銀河標準時の１００時間後に、あの場所で落ち合おう。と打ち合わせれば良いのです。
