みんなの「教えて(疑問・質問)」にみんなで「答える」Q&Aコミュニティ

こんにちはゲストさん。会員登録(無料)して質問・回答してみよう!

解決済みの質問

光速度不変の原理に関することで教えてください

質量をもつものは、光速度に達すると質量が無限大になってしまうので
光と同じ速度で移動する宇宙船は作れないと思いますが、(光は質量を
持たずエネルギーだけなので光速度となっている?)仮にですが、光速度の
90%の早さで移動する宇宙船に載っていた場合でも、それと並行して同じ方向に
走る光は、光速度不変の原理に従って、静止してる場合と変わらず、1秒間に
30万キロで飛んでいくのを観測する事になるそうですね。不思議ですが・・

それなら、もし光が2つ並行して宇宙空間を飛んでいた場合、片方の光から
他方の光を見たと仮定した場合ですが、やはり30万キロで飛んでいくのでしょうか?
それとも、並んで同じ速度で飛んでるのを見ることになるのでしょうか?
いったいどのように見えるのか教えて頂きたいのですが。

この質問は、そんなことは出来ないから回答できないとかではなく、理論上は
光速度不変の原理では、どう見えるかをお教えください。

投稿日時 - 2013-02-04 11:58:34

QNo.7927351

すぐに回答ほしいです

質問者が選んだベストアンサー

>光速度不変の原理に従って、静止してる場合と変わらず、1秒間に
>30万キロで飛んでいくのを観測する事になるそうですね。不思議ですが・・
それが現実。たとえば地球の公転で、ある星に近づく時と、(半年後に)離れる時とでは、地球と星との速さが光速度の1/500ぐらい違うことになりますが、その星からくる光の速さは同じと観測されています。

>片方の光から他方の光を見たと仮定した場合ですが、やはり30万キロで飛んでいくのでしょうか?
光はどうなるかわかりませんが、光速度の99%の宇宙船から見れば、やはり30万キロです。
ただし、静止している(?)第三者には、光の波長が10nmの紫外線に見えたとしても、宇宙船の人には、それが引き延ばされるので波長1000nm(計算、合ってるかな?)の赤外線に見えるでしょう。

投稿日時 - 2013-02-05 23:04:31

お礼

お答え頂き有難うございます。
やはり光から同方向に進む光の観測はできないんでしょうか。

投稿日時 - 2013-02-06 11:35:56

このQ&Aは役に立ちましたか?

0人が「このQ&Aが役に立った」と投票しています

回答(8)

ANo.7

光速度不変の法則?

その法則がまったくのでたらめであることを
まだご存じないですか?

そもそも、相対論は完全に破綻しています。
嘘、ウソ、うその連続です。

光の速さに近づくと質量が増大するとか、
長さが縮むとか、
時間がどうのとか、
空間が歪むとか、何とか
全部いんちきです。

では、何故そんないんちきをいつまでも引っ張っているのでしょう。
それは、物理学者の多くが「エーテル」と言う仮想の物質を
あると信じ、それを吹聴してしまったからです。

「学者は間違っていました」とは、よう言いません。
そして、とにかく知ったかぶりをします。

それは学校の先生でも同じです。
何にも分かっちゃいなくとも、分かった振りをする。
そういう動物です。

貴方がどれほど物理力があるか分かりませんが、
疑問を持つのは大変結構ですが、
まず、大元から疑ってみてください。

相対論の論理をきっちりつかんでください。

まず、エーテル論からはじめてみることです。
そしてそのエーテル論がどれほど「トンデモ話」であるかを
きっちりと理解することが必要です。

それをせずに、やれタイムマシンだ、光速不変がどうのと言うこと
自体ナンセンスです。

物理はひとつづつ確認して、先へ進むべきです。
面白そうな話でわいわいがやがややるものではありません。

投稿日時 - 2013-02-05 13:15:41

補足

失礼しました「エーテル論を唱えてるのがこの原理のように御認識されてるようですが」とお礼で書きましたが、回答者様はそうは言ってらっしゃらないですね。すみませんでした。
ですが「光速度不変の原理」は嘘でもなんでもありません。
いまのところ実験結果ですべて矛盾がありません。もし1例でも矛盾が見つかれば嘘の原理にはなりますが、現時点では正しい原理なのです。

投稿日時 - 2013-02-06 11:47:55

お礼

お答え有難うございます。
折角お答え頂きましたが、現在の理論物理学では、光速度不変の原理は、実験でも証明されており、実験の結果がこの原理と矛盾した例は1件も見つかって無いからこそ、物理業界では常識となっている原理なのです。それにエーテル論を唱えてるのがこの原理のように御認識されてるようですが、それは違います。エーテル論の矛盾を証明したのが、正に光速度不変の原理なのです。

投稿日時 - 2013-02-06 11:16:04

ANo.6

 >すると、光速度では光速度不変の原理は成り立たないということになるんですね??

 しばらく考えたけど、回答を訂正します。
 「止まっているように見えるけど、観測はできないから見えない」かな。
 光速度でも光速度不変の原理が成り立つと仮定すれば、平行して移動しているのは想像に難くないですが、対象を観測するには受け手まで光が到達しなければならないでしょう。しかし、到達時すでに受け手はそこにいません。そのため観測はできないでしょう。そのため見えないでしょう。

投稿日時 - 2013-02-05 12:59:46

お礼

再びご回答有難うございます。
なかなか難しい問題ですね。

投稿日時 - 2013-02-06 11:18:34

ANo.5

1.問題は「光と同じ速度の慣性系からみたら光はどうなるか」と同値になるかと思います。
 すると、光速度不変の原理だけを考えると「光速度で飛んでいる」といえると思います。

2.ただし、つぎに特殊相対性理論で考えるとあなたの拒否される「できない」ということに
  なります。

  というのは、特殊相対性理論の基礎であるローレンツ変換の導出過程を見ると「慣性系は
  光速度より小さい」という暗黙の仮定の上に成り立っています(これはどの書籍にも
  述べられていない公然の秘密?です)。

  つまり、「S系から出た光はS’系の任意の座標に到達する」という仮定の上にローレンツ
  変換の計算が成り立っています。

  したがって、慣性系が光速以上だと光はS系からS’系へ到達できず、因果関係のない
  ない無関係な世界になるのです。すなわち、見える見えないなど関係のない議論となります。

投稿日時 - 2013-02-04 21:45:27

お礼

ご回答有難うございます。
なるほど特殊相対性理論は、ローレンツ変換を元に導き出されていますからそういう結論にならざるを得ないんですね。
ん~そうしますと、光速度に満たない慣性系では成り立つ光速度不変の原理も、光速度の慣性系では成り立たないということになるんでしょうか。難しい問題ですね。

投稿日時 - 2013-02-06 11:24:42

ANo.4

光をどうやって観測するか考えてみてください。
光を観測するには光がぶつかってくる必要があります。
同じ速度で飛んでいる光はぶつかりませんから観測することができません。
光から他の光を観測することは不可能なのです。
光は一次元の電磁現象で時間も距離もありません。
1つの光と別の光は別次元なのです。

私たちが光を観測していると言うことは、光が宇宙内の1つの点に影響を与えた結果を観測しているだけです。
飛んでいる途中を観測することもできません。
観測した瞬間に元の光ではなくなります。
ちなみに光はどんな方向からの光でもお互いに影響を及ぼすことが出来ません。
ですから、宇宙の中でどんなに遠くの弱い光でも一直線に進んで正確な天体写真を取ることができるのです。

投稿日時 - 2013-02-04 17:28:08

お礼

ご回答有難うございます。
「同じ速度で飛んでいる光はぶつかりませんから観測することができません。」ということですか。やはり光速度の慣性系では、他の光を観測できないから認識のしようがない。ということになりますね。

投稿日時 - 2013-02-06 11:32:05

 とりあえず、光速度までは速度制限なしとしましょう。

 慣性系Aの観測者A'がいて、それを別の慣性系Bの観測者B'が見ているとします。A'とB'の相対速度をvとしておきましょう。

 観測者A'が光(速度は光速度c)を放つとします。それは観測者B'から見てA'の進行方向だとします。B'からすれば、A'は自分が発した光を追いかけていますから、速度差はc-vです。

 観測者A'からすれば、自分が発した光は光速度cです。慣性系ですから、自分は静止として自分が発した光を含めて外界を観測するわけです。

 こうした光速度cの特別性のため、B'から見たA'の時計がゆっくり進んだりということが起ります。また、A'からすれば同じことがB'に起こっているわけですね。

 B'から見たA'の速度が、どんなに光速度cに近づこうとも、A'は自分が発した光は光速度cで一定です。

 もし、B'から見たA'の速度が光速度cになったとき、どうなるのか、ということですね。

 B'からすれば、A'は光と並走しています。すると、B'はA'が外界で光が静止しているように観測しているのではないかと考えることができます。

 しかし、A'が光速度未満ではA'にとっての光は常に光速度cで、A'の速度が光速度cに到達した途端、光が静止してしまうという激変が起るのかどうかです。そうはならない、そんな不連続な現象が起こると考えるのは不自然、となります。

 このことは、B'にとってのA'が光速度になったとき、A'の時計は進まなくなる、つまり時間の進行が停止するということで説明されます。

 A'の立場に立てば、光速度で移動しているのはB'であり、自分は相変わらず静止でいいので、光は相変わらず光速度です。A'が光を観測するには有限の時間が必要です。

 それを、B'の立場から記述すると、B'にとって無限大の時間を使ってA'は光が光速度cであることを観測することになります。

 こういう無限大が関わること、あるいは0で割るようなことは、記述しづらく、定性的に考えるしかないのですが、有限のときの延長として理解すればいいかと思います。

投稿日時 - 2013-02-04 15:43:36

お礼

お答え有難うございます。
「もし、B'から見たA'の速度が光速度cになったとき、どうなるのか、ということですね。
 B'からすれば、A'は光と並走しています。すると、B'はA'が外界で光が静止しているように観測しているのではないかと考えることができます。」
ということは、いかなる慣性系でも「光速度不変の原理」がなりたつとは言えないということなのでしょうか。

投稿日時 - 2013-02-06 13:37:23

ANo.2

 相対性原理とは、「すべての座標系において光の速度も含めて同じ物理法則に従う」と言うことです。

>仮にですが、光速度の
90%の早さで移動する宇宙船に載っていた場合でも、それと並行して同じ方向に
走る光は、光速度不変の原理に従って、静止してる場合と変わらず、1秒間に
30万キロで飛んでいくのを観測する事になるそうですね。不思議ですが・・

 そうでない方が不思議ですよ。

 あなたが鏡を手で支えて顔の前において、走っているとします。
 あなたの顔から出た光は鏡に当たって帰ってきますが、もし光の速度で走っているとあなたは永久に自分の顔を見れないことになります。光の速度でなくったって、あなたの顔から出た光が遅れて鏡に届いたら、いくら返ってくる光の速度が速くったってタイミングがずれて見えるはずです。

 実はアインシュタインは、このことに子供のときに気がついて、それを論理立てて説明する数学・物理的知識を身につけるのに時間がかかった。

 

投稿日時 - 2013-02-04 14:57:23

お礼

そうですね。お答え有難うございます。
そこで、2つの並行した光の場合も、片方からは他方が光速度で
進んでいくって言う事なのでしょうか??良く分からなくなってきました・・・

投稿日時 - 2013-02-04 15:09:39

ANo.1

 >いったいどのように見えるのか教えて頂きたいのですが。

 亜光速ではスターボウが見える,と予測されているみたいですが,光速と同じ,となると止まって見えるのでは?

投稿日時 - 2013-02-04 12:30:41

お礼

お答え有難うございました。
すると、光速度では光速度不変の原理は成り立たないということになるんですね??

投稿日時 - 2013-02-04 15:11:24

あなたにオススメの質問