相対論（一般・特殊）が理解できません

アインシュタインの相対論（一般・特殊）を初歩から解説する本を何冊も読んでみたものの
どうしても初歩のあたりで想像力がフリーズしてしまいます。
光速が一定であること。それに端を発する空間や次元の捉え方あたりがもう解りません。
科学好きの友だちが言うには「なんかわからんけど解るときはパっと解るもんだ」だそうで
彼は何かの絵本でパっと解ったんだそうです。
Youtubeの解説動画、もしくは本やDVDでおすすめはありませんか？
教育関係の方がいたらと期待しています。

https://www.youtube.com/watch?v=Z99xyePCO1c

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>>1
大学行け

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http://b.high.hokudai.ac.jp/‾konno/soutairon/

相対性理論の定理と結果以外の骨格を理解するためには、ローレンツ変換を理解しなければならない。

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道路を走っている時隣りを走っていく車がゆっくりに見えることがあるけど
例えば、自分がトヨタに乗って時速６０キロで走っているところを
フェラーリが時速８０キロで追い抜いていった時
自分からはフェラーリが時速（８０−６０で）２０キロの
ゆっくりとしたスピードで離されていくように見えるはずだ。

では今度は自分が超高速マシンに乗って秒速１５万キロで走っているところを
光が秒速３０万キロで追い抜いていった時
自分からは光がどのくらいのスピードに見えるのか？
上記の例によれば３０−１５で
秒速１５万キロの速さで離れていくように見えるはずだ、
しかし「光の速度は常に一定」である
だからやはり光は自分から秒速３０万キロで離れていく様に見えるのだ

ここで矛盾が出てくる
速さが変わるはずなのに変わっていない
速さは距離÷時間の式で求められるが距離に変化は無い
ということは超高速で動いている自分の「時間の進み方」に変化が生じたということだ
つまり自分の時間が２／１の進み方になれば相手の速さは２倍に感じる
３０−１５＝１５からの１５×２＝３０になっていたのだとかなんとか

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＞光速が一定であること。それに端を発する空間や次元の捉え方あたりがもう解りません。

光速が一定というのは、相対論のスタート時点での大前提。
ここから相対論が始まるという、入り口の手前の足拭きマットみたいなもの。

ところが「空間や次元の捉え方」ってのはずっと先の話。
ダンジョンの奥の奥、ラスボスの手前あたりの話だから、それはあとの楽しみにとっといて
最初から順序を追って理解していくと良いと思います。

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相対論の中身に入る前に、前提の話だけしとくね。

マクスウェルが電気と磁気を同じ方程式で記述し、この2つは「電磁気力」として統一された。
このマクスウェルの方程式は、電場と磁場の時間的な変化を説明するものだったのだが、
ここから「電磁波」の存在を予言する解が導かれる。
この予言はヘルツによって検証され、光も電波も電磁波の一種であることがわかった。

ここからがポイント。
マクスウェルの方程式によると、電磁波（＝光）の速度は常に秒速30万キロで一定になる。
これは当時の物理学者には信じられない事だった。
というのもニュートン物理学では、速度は「速度の合成則」に従って足したり引いたりできるものだったから、
「常に」30万キロで一定ということは有り得ないはずだった。

矛盾するニュートンとマクスウェルのどちらが正しいのか。
アインシュタインは、光速は一定であるという前提でニュートン物理学を再構築し、
この二つを矛盾なく統一させたというわけ。これが相対性理論です。

ちなみに、ニュートンとマクスウェルのどちらが正しいかを実験的に確認しようとしたのが
「マイケルソン=モーリーの実験」です。
南北方向に飛ばした光と東西方向に飛ばした光の速度が変わるかどうか
（東西方向の光には地球の自転の速度が合成されるかどうか）を測定した。
その結果、光速は方角によらず一定であることが確認されたが、アインシュタインはこの実験結果を
知っていたかどうかは諸説あって不明です。

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エックッセッレッンットッ　006 ミスター　ジョニお　ガーーイ
ーー
しかしますます予想どおりだ。断じて予想だが。
ーー
「全ての物資が存在する」ということが、「重力場が存在する」ということなのだ。
ーー
この「重力場」こそ、われわれにとっての「可知覚空間」であり。
われわれはそれを「宇宙空間」と呼んでいる。
ーー
そうだ、光(や電磁波)の伝播媒体とは、「　重力の場　」の海だ。
ーー
光は重力場の海に発した球形波紋、
そしてわれわれは、その球の波を突っ切る　船。
だから光ドップラーが観測される。
ーー
そして全物質は個々に存在するが、しかし重力場は完全な統一空間。一つの空間だ。
だから光速に、速度合成は、されない。

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そうだ、、重力は「ひも」だ。、、、力ではあるが、速度では無い。

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それだから、ひもの絞込みが、平行光線。

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光の速度と重力の伝播する速度が同じって事は・・つまり
光の速度が一番早く一定と考えるより、この宇宙空間における最高制限速度が
３０万km/毎秒で､たまたま韋駄天自慢の光がその速度に従っているだけなのでは・・・
要するに光速度不変と言うより本当は宇宙制限速度が３０万km/毎秒であって
宇宙の端に居ようが､中心当たりに居ようが､どの場所に居ても全宇宙の全物質の重力の
影響を受けており、それが３０万km/毎秒を超える事を許さない・・・？
そう考えるとロケットが光速に近づくと質量がどんどん増えていき無限大になってしまうと言う事の納得できる。

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音ドップラーとは、線路の近くに居ると、
やって来る列車の汽笛は甲高く、遠ざかる列車の汽笛が低くになるあれだ。
音の前の一波より次の一波の発する位置が近い、だから波が耳に届く時間は短縮されている。
まるで耳には、単位時間当たりの振動数が多く聞こえる。わけだ。
さてこれを列車の中で聞く、すると音程は一定だ。
列車が音波伝播媒体である空気を切り取って運んでいるからだ。
ーー
光ドップラーも同様に。線路の近くに居ると、
やって来る列車の光源はより青くなり、遠ざかる列車の光源は赤く見える。
前の一波より次の一波の発する位置が近くなり、届く時間は短縮され、より高周波に見える。
おおむね色彩スペクトル高周波側が青、低周波側が赤だ。

ここからだ、思わぬ現象に出くわすのは。乗車して　列車の真ん中にある光源を見る場合だ。

まず、光源より前方から光源を見る、すると光はよりゆっくりとやって来るのだ。
この色彩スペクトルは低周波側の赤だ。
次に、光源より後ろから光源を見る、すると光はよりすばやく来るのだ。
この色彩スペクトルは高周波側の青だ。
列車は光伝播媒体を切り取れないのだ。

光伝播媒体にとって、列車など無いに等しい、。だが光は列車に遮断され吸収されるのだ。

ーーー
速度合成がされ無いのだ。列車内部の光源の光なのに、列車の速度が加算されない。のだ。

いったい　こういう光伝播媒体は　何　なのだろう、。なぞが深まり、好奇心がわく。

ここまでは光速以下の世界だ。

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>>1

これとかどう？わりと対話しながらだからざっとみて解り易かった
http://g2.gakinko.net/bbs/kagaku63/index.cgi?mode=re...

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１じゃないが､その説明はわかり易かったよ。ありがとう

つまり・・光はどんなに高速な乗り物の光源から放たれても常に同じ30万km/毎秒
それは､あたかも､光が放たれる瞬間､高速な乗り物の時間が一瞬止まり
止まった地点から光が発射された様にも見えるね。

何故か・・・光には質量が無いから？
質量(動きにくさ)がある物は､電車の例の様に速度は加算されてしまうが
光には質量が無いから加速と言う物とは無縁で､光源の移動速度は加算されないが
イキナリ30万km/毎秒MAXって事なんだろうな。
違うかな？

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>>16
双子のパラドックスが理解できれば相対性理論は
理解できたと言っていんじゃないだろうか。

光速の99％の速度のロケットで双子の兄が旅をして帰ってきた時、
時間が遅れてるのはどちらか？
地球にいる双子の弟から見ると光速近くで動いているのは兄だから
当然時間は遅れて見える。
しかし兄のロケットから地球を見ても光速近くで離れていくので
地球の時間は遅れて見える。
さて、兄が帰還した時、結局年をとっているのはどちらか？

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前に、オーディオと科学の評論家がこんなこと言ってた。
「光速度不変について、ある教科書は?その光は、止まってる人からも、動いてる人からも、
同じ速度に見える。?なんて書いて、教科書にしている人がいるが、
そんなことだから学生を迷わせてせっかくの才能をふみにじっいる。」
みたいなこと言っていた。
で著者などからバッシングされて見かけなくなったが、結局かの評論家は正しかった。
アインシュタインの論に関する図書たちは、そーゆーふーだ。
だからまず、なにがしかの、公認的、推薦図書。が、あったらなーって　思う。
論じ合う環境が整っていると言いにくい。
だから論ずるなら、参考図書を併記したほうがいい。
ーー
かの科学評論家はオーディオ雑で、ソニーの平面スピーカー持ってる、と言っていた。
偶然、僕はソニーの平面3wayスピーカーを入手した。
ある日これに、アイワのミニコンのスピーカーを並列接続してみた。
すると　どうだ。音場が、永遠を感じさせてくれるのだ。
お気に入りは、「とわのうた、レッドツェッペリンの二枚組みLP」
どうも　すんまそん。

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>>16
相対的にはどうあれ、実際空間に対して亜光速で動いているのは兄。
つまり兄の時間が遅れる為、地球に戻った時、より年を取っているのは弟。

（もちろん厳密に言えば弟も地球と言う移動する物体に乗っているのだから、
光速の０．０００・・・１％などの影響を受けて若干の時間遅延があるが、
これは数字上無視するものとする）

で良い？

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あの、すんまそん。教科書かなり、それぞれにやばいですから
ーー
キグフェスさんご紹介の
秒速１５万キロで走ると、光が秒速１５万キロで追い抜いていくはずが。
なぜなら光の速度は常に一定だから、なぜか光は秒速３０万キロで追い抜いくのだ。という論は。
今では、ありえない(間違い)ってことになってます。
「マイケルソン=モーリーの実験」より

名無しさん ご紹介の、
光速旅行者は若いまま論も。別論で、それは出発地点の観測者に光の像がとどく時刻の問題であり、
遠ざかるときなかなか老けないように見えることだけに固執している。
、折り返して接近するとき急激にふけていくように見え、結局は戻ったら通常に年取ってるよ。という論もあります。
「古典物理学より」

名無しさん ご紹介の、光の速度と重力の伝播する速度が同じって事 論も
実は、証明されてません、ノーベル学者が推測するなら　そーだろうって　程度です。
http://d.hatena.ne.jp/kamei_rio/20100410/p...

私が提言するこの、
重力伝播は瞬間だ　速度など無い。 伝播に要する時間は0。重力伝播速度を表す式は不存在。だ論は、
単なる「古典物理学」です。
ーー
そーゆーわけで、私まるんたフリンジサイエンス(初歩科学)(非主流科学)(エセ科学)　が提言するこの、
物質出現の反作用が重力だ、物質と重力は一体のものであり、物質の出現と同時に重力も無限遠まですでにあるのだ。
論も、完全にフリンジサイエンス想像ですけど。今のところ否定もできないでしょう。
ーーー
ただしこれらは、あらゆる論を論ずる前の、前提たちです。
アインシュタイン論は特殊と一般があって、それぞれ前提が提言されていますが。
それを論ずる以前の前提が、かように揺らいでいます。それで、揺らぎ論まで出るわけです。

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>>18
理解してるとは思うけどもう一歩踏み込んだ説明が欲しいところ。
相対論の世界では見かけ上だけでどちらが動いてるかは定義できない。
地球から見ると空間に対して動いて見えるのはロケットだし
ロケットから見ると空間に対して動いてるのは地球です。
では何に違いがあり大きな時間の遅れがロケットだけに起きるかということです。

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ローレンツ変換って煩雑すぎだよ。見たくないよ。そこで、知ってる人に聞いたら、
「おおよそどんな曲線だって近似式にできる便利な数値操作」と言ってた。
ーーー
ってことは。どんな前提も近似しちまうんだよ。ありえようが　ありえなかろうが　ね。
だから、やっぱり、”ありえる前提を立てることの方が重要だよ。
ローレンツ変換で成り立った、っていうだけじゃ、なんかさーー。いまいち。ねえ。
ーー
ってことで。どなたか。
私まるんたフリンジサイエンス(初歩科学)(非主流科学)(エセ科学)　が提言する以下の前提で、いろいろ現象をローレンツ変換してくれないかなーーっ。ってのが　以下。

フリンジサイエンスまるんたの前提
＊物質出現の反作用こそ重力。
＊質量体が存在するとする、すると、その重力は、同時に無限遠にまで　すでにあるのだ。
つまり重力伝播は瞬間だ　速度など無い。 伝播に要する時間は0。重力伝播速度を表す式は不存在。
＊空間はすでに無限遠にまである、のだ。
＊重力はまるで変化しているように見えるが、重力の変化に見える現象は、厳密には重力の変化ではなく、物質の変化が単に瞬時に反映しているだけだ。
＊絶対座標系は有る、しかしそれは無という空間だ。だから、無いっていう空間が無限大にある？のだ。そこでは時間だけが経過している。われわれの空間はそこに重なっている。
＊絶対座標系が土台として有るため時間は一定だ変化しない。しかし光速については一定かどうかは知らん。
＊光伝播媒体は重力場だ重力場を切り取る物質は存在しない。
っとまあ、こんなところだ。
ーー
つまりまるんたは、アインシュタイン論は　ほとんど間違い。とおもうぞ。
すべて言った。もう　心残りは　ない。
なに言ってもらっても、回答する知識はありませーん。じゃ　さいならーー。
ーー
大学で微分積分だの行列式だの単位とったけど。
やっぱ式たてる以前のイメージングがすべてだった。

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俺は光速度が不変で、時間や物が延び縮みするってのがどうにも気にいらなかった。
たかが一物質である光の速度が一定で､大いなる？時間や物質の方が変わるって事でしょ？
そこだけ昔から引っかかって理解できなかった。

観測結果から光速度が不変って事は間違いじゃないと思うんだけど
光がこの宇宙の最高制限速度に従っていると考えた方が納得いく。
まだ証明されてにようだけど、重力の伝播する速度もおそらく同じだと思う
（じゃ無ければ瞬時に通話出来る『重力電話』なるものが発明されていてもおかしくない）

で､この宇宙の最高制限速度は何を基準に決められたかと言うと
この宇宙の全質量･全重力じゃないかと思うね。

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>>20
それはワザとややこしい言い方をしている。

相対速度と絶対速度は全然違うものでしょ。
例えば宇宙の一点で静止している物体（※）があったとして、それが遠ざかる光Aを観測する。
お互いがお互いを、「自分から見て３０万Km/秒で遠ざかっている」と「相対速度」では言えるが、
実際の絶対速度で言えば光Aが３０万Km/秒で動いているというだけの事。

速度が相対的であり、見かけ上区別はつかないと言っても、その２点を別な点から観測する
観測者にとっては明らかな事なのだから、なんの問題も無いと思うよ。

繰り返すが、「実際に亜光速で動いているのは兄の乗ったロケット」だから。

※もちろん宇宙は膨張しており恒星惑星も一点で静止する事などありえないが、
あくまで思考実験的な仮定の話。


>>22
気に入らないと言うのは一般的概念・常識の感覚から言ってズレがあると言う事だと思うが、
光速亜光速の世界では「事実そうなる」んだから仕方がない。

＞宇宙の最高制限速度
＞この宇宙の全質量･全重力じゃないかと思うね。

なんら事実でない事を説明するためになんの根拠も無い仮定を捻出されても、コメントしようがないな。

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>なんら事実でない事を説明するためになんの根拠も無い仮定を捻出されても、コメントしようがないな。

何れ解る。

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はいはい。

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>>23
まだちょっと説明足りないですね。
要するに地球とロケットが相対的に同じならばこれは等価だから
どちらも同じように遅れるはずです。
結果としてロケットの方が時間が遅れた性質上の決定的な違いがあるはずです。
相対論の根幹である等価原理を用いて、互いには同じように見えるにも関わらず
地球に比べロケットの方だけが遅れた理由を説明できるはずです。
だから第三者からの観測は不要です。

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001 さんへ、僕ができる唯一のアドバイス。

数式の見分け、つけるのに。さしでがましいですが。

こーゆー筆記具　ほしくなりますよ。
http://www.youtube.com/watch?v=nt2nS3Hrgz...

では、僕はこっち見ます。しつれいしましたーー。
http://www.youtube.com/watch?v=Rs1ILU1CHSo&feature=fv...

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004 さんご紹介のアインシュタインのオリジナルの言い回しを、せんえつですが。主観で言い換えてみました。

「*力学式が立つ場なら、電気力学（や光学）の法則も立つと　推測してんだけど。
この推測を"相対性原理"と呼ぶことにしたよ。
推測理由は、どちらも未だ絶対静止を立証できない　という類似点があるから、ってだけだけど。
上の推測は、ふつふつと私を駆り立てるから、この推測を"相対性原理"と呼ぶことにしたよ。
さらに第二駆り立て原因があるのさ。
*"光は一定の速さｃで伝搬し、この速さは光源の運動のに無関係である。" って近ごろの発表だ。
これら二つと、静止物体に対するマックスウェルの理論は、、
運動物体の電気力学を統一しちまえ　しちまえと。私を駆り立てて仕方が無いぜ。」
ーー
って言ってる　ように　見えます。つまり、「なあっ　みんなっ　俺は統一論作るぞー」
と奇声を上げた、ってこと。 みたい。　
ーー
この特殊論を言い出す前にすでに、
諸分野にそうそうたる研究成果をのこしてて、ほぼ全部産業になっちゃった超ラッキーマン。すでに充分すぎるほど成功してた。
しかも学者たちからの羨望に耐える実力があり、難解な式はアインシュタインに見てもらおうってほどで、尊敬も集めてた。
くわえて1と2の世界大戦両方くぐったドイツ人のユダヤ人ってことで。一般人にもひいきされ。それはもう奇跡的に有名になったカリスマ。
ーーー
そのカリスマが　俺はやるぜ　って言い始めたもんだから、僕も私もと。
とうとう、ほぼ全人類を この将来も続くお祭り騒ぎに巻き込んだ。のだった。
ーー
もう擁護派も反対派も無頓着派も。、世界中の科学者たちが、
科学は愛だ、正誤じゃないっ、俺は降りねーぜ。とか。おいおいなに言ってる。そんなことでいーのか。
とばかりに。全体が　はかなく　揺らぎながら、おもしろい成果は挙がり続けて。続いてる。っていうのが。　アインシュタインの相対論だよ多分。
ーー
無頓着派のこのまるんたは映画スタートレック大好きだ。そーゆーふーに彼のおかげで科学が身近になったよ。
論文は立ち読み1分で挫折すますた。それでも新論派生できるんだから。揺らぎ具合は魅力さ。

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>>23

じゃ〜　特別にヒント出してあげるね

『地球にいる弟は慣性系、兄の乗ったロケットは加速度系』

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しかしアインシュタインはすごすぎる、天才だけではおさまりきらないよ。
彼は若いころすでに。「エネルギー＝質量×（光速×光速）」。つまり「エネルギーは質量だ」と言ったのだ。
ーーー
ふっ私まるんたフリンジサイエンス(初歩科学)(非主流科学)(エセ科学)のにらんだ通りだ。
エネルギーは質量だ。質量とは重力場だ。それにまるんた論の　「物質の反作用が重力だ」「重力伝播は一瞬だ」「重力場は無限遠だ」、を加味する。するとこうなる。

質量がエネルギーに変わったとき、（質量体）と、（その質量部分だけ無限遠まで有る重力場）は、エネルギーによって合体するのだよ。

その際、合体速度（質量体消滅速度）は質量体に制限される、だが重力場は瞬時の対応でこの宇宙から消えうせていくのだ。

重力場はかように、出現消失しているのだっ。
いまこの僕の些細な動作が、無限の宇宙を、増減させてる、かもしれない。
　　　　　　　　　〜まるんた〜

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多分アインシュタインはこう言ってるんだよ。「光伝播媒体の座標系を探ろうぜ」。ってね。
ーー
そして、こっそり思ってたんだよ。「実は、お話は、それからなんだが。光伝播媒体の座標系が判明したときのために、今のうちに諸論議論を沸かせとこっと。」って、ね。
ーー
そこでアインシュタインは、知識人の好奇心を絡めとるトラップ装置その名も「アインシュタインの相対性理論」一号機と二号機を構築し作動させているんだよ。そして、実は、「実は、お話は、これから始まるんだ。」

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>>29
あのねー
申し訳ないんだけど、そちらさんの方がわかってないんだと判断するわ。
こっちの書いた文章を読んでくれれば、概念の説明として必要な分は含まれているのはわかると思うよ。

特別にヒント、とか言いながら、基本がわかってないでしょ？

それでもどうしても、「いや、この説明が不足しているから理由の説明として不十分」と
いうなら、その「不足分」を説明してみ？

まあ勝手な予想で申し訳ないけど、君は多分いろいろ理由をつけて説明しないと思うよ。

理由の候補としては、
・お前の方がわかってないと繰り返し堂々巡り
・態度が気に入らないから説明してやらない
・馬鹿には何を言ってもわからないなどこちらをこき下ろす事で話をそらす
などかな。

まあ、君が説明しない場合、「説明出来ない」とこっちが判断し、
今後レスしないので悪しからず。

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世界大百科事典より..例えば陽子と中性子がばらばらにあるときより，結合して重陽子になったときのほうが⊿mだけ質量が小さい。この質量欠損.....世界大百科事典
ーー
下記の文献でも。、一般に，2つ以上の粒子が 相互作用して結合すると， 全体の質量は 元の粒子の質量の合計より 軽くなります． 結合が強ければ強いほど 質量は軽くなります． この質量の減少を 質量欠損
http://www.kutl.kyushu-u.ac.jp/seminar/MicroWorld3/3Part2/3P2...
ーー
まるで、結合のしかたの違いが質量⊿mだと、読める。

陽子と中性子の結合のしかたが違うといわれれば、ひとまず（核力）=（核として結合していようとする相互作用）が違うのだろうと思い当たる。
ーー
あれっ。私まるんたフリンジサイエンスによるところの。「外に向かうはずの引力（つまり重力場）が消失するとき、とは、その質量体と引力が合体してしまうときだ」と、一致してるじゃん。
ーー
その際は、まるんたフリンジサイエンスによるとこうなる。
「「引力（重力場）が合体した相手は、陽子や中性子がばらばら単独でいようとする力なのである」
「引力（重力場）が、ばらばら単独でいようとする力と合体して、消失したのである」

理由は、その方が、より面白いから、というだけだが。
ーー
決して
「引力（重力場）が、核として結合していようとする相互作用力に、置き換わったのではないのだ。」

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あれっ、ちょっとまて、こっちには原発は核分裂後のほうが、質量が減るって書いてあるぞ。なんてこった。個数が増えれば質量も増えるんじゃないのかよ。自然現象ってのはけしからんな。
ーー
私まるんたフリンジサイエンスとしては、力の変換じゃなく、消失がほしいんだよ。消失。
...作用反作用の消失がっ。。が現象に腹立てても、しかたない。な。
ーー
まるんたは、結合力に、負けました。
ーー
かくなるは、まるんたオカルトサイエンスだぜ。

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>>29
俺は>>32じゃないけど、>>32の言うことは筋通ってるな。
こんなぐぐればすぐわかるようなこと、いつまで話ひっぱってるんだか・・・

>>29はわかってるのかわかってないのか知らないけど、少なくとも初心者に対して、特殊相対性理論で説明できることを、あたかも一般相対性理論が必要かのように誘導するのも間違ってるし・・
このままだと>>32の言う通り>>29はわかっていないと言わざるを得ない。

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26ですが、>>29の人は違う人です。でもヒントの説明は間違ってないですね。
互いに全く同じように見えるのにロケットの方が時間が遅れるというのは
加速と減速が関係してきます。
双子のパラドックスを説明する時には第三者から観測という方法は用いません。
その第三者自身もどのような運動状態にいるかで見え方が変わってしまうからです。

では相対的に同じように見える二人の関係で、ロケットは光速付近に到達し再び
帰還するには必ず膨大な加速と減速が不可欠になります。
そして等価原理によりこの加速や減速といったロケットが感じる見かけの重力は
時空のゆがみであり、言い方を変えると絶大な重力の中に引かれ続けていたと見方を変えて
言うこともできます。絶大な重力の中にいれば地球より時間が大きく遅れてくることは
直感的にも理解できると思います。

初心者の人は重力が強いと時間が遅れるというのは分かるのに加速、減速でなぜ
時間が遅れるのが理解できないという人が多いです。
窓のない宇宙船が動き始めたらそれが重力に引かれたのかエンジンによる加速なのかは
厳密には区別できないものと考えると理解しやすいでしょう。

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