リンドラー座標系は慣性系に対して一様加速する物体を基準とする座標系だ
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AA%E3%83%B3%E3%83%89%E3%83%A9%E3%83%BC%E5%BA%A7%E6%A8%99
これを兄の乗ったロケットが地球に帰還すべくUターン加速している状況に適用する。
弟基準の慣性系を (x, t)、兄基準の座標系を(X, T) とする。
弟の (x,t) での位置は x = 0 で一定
兄の (X, T) での位置は X = 0 で一定
ロケットのUターン加速中、地球に対する速度が 0 となる時点を T = t = 0 とする
Uターン加速の加速度を g (>0)
T = t = 0 において 地球は兄から距離 L 離れている ((x, t) での距離とするが (X, T) でも同じ)
このとき (x, t) と(X, T) の変換は以下のようになる (光速 c = 1 とする)
t = (X + 1/g)sinh(gT)
x = (X + 1/g)cosh(gT) - 1/g - L
兄からみた弟の時間を計算するには、地球の位置 x = 0 での t, T の対応を計算すれば良い
t / (x + 1/g + L) = sinh(gT) / cosh(gT) = tanh(gT)
x = 0 のとき
t = (L + 1/g)・tanh(gT)
dt/dT = (gL + 1) / {cosh(gT)^2}
T = 0 のとき cosh(gT) = 1 だから、T = 0近傍では弟の時間 t は兄の時間 t の (gL + 1) 倍の速度で進む
ことになる。
例として加速度 g = 1光年/年^2 (約 9.5m/s^2 で地球の重力加速度に近い)、L = 10光年 とすると gL + 1 = 11
となる。加速度g, 距離 L が大きいほど進みは早くなる。
相対性理論って理解するのいうほど難しくないよな2
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2021/12/03(金) 02:13:43.95ID:???■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
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