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光速に関する素朴な質問です。

1.なぜ光速度は不変なの?
 光の速度はいかなる理由によって不変と決まっているのでしょう。
 方程式を解くように論理的に説明ができるのでしょうか?
 それとも実験結果を受け入れているだけですか。
2.本当に光速度は不変なの?
 空気、真空、水の中でも進む速度は同じですか?
 光が水に入ると屈折しますが、これは速度が変化しているのではありませんか。
 AからBに向かう光の渦の中をBからAに向けて発射された光は遅くなりませんか?
 光に邪魔(干渉)されて遅くなる気がするのですが。
3.どうして遅くならないの?
 光速に限界があるのは、光子に質量があるためと理解しています。
 しかし、遅くすることは可能なのではないでしょうか?
 光子の質量を重くしたり、エネルギーを奪うようなことはできないのでしょうか。
 波動の性質を変えたりできませんか?
4.電磁波の進む速度は?
 光は電磁波の一種、可視光線だそうです。
 他の電磁波、X線、紫外線、マイクロ波、ラジオの速度はどれくらいですか?
 光より遅いとすると、どうして遅いのでしょうか?
5.時間が進むのは一定であるという前提で相対性理論はできませんか?
 相対性理論は、光速度が不変であると仮定して成り立っています。
 だから時間の進み方が早かったり、遅かったりします。
 逆に時間が進むのが不変であるという仮定して、新相対性理論はできませんか?

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A 回答 (7件)

 物理学は、自然界で見られる現象に対して法則を見つけようとする学問です。

そういった法則の中には、もっと基本的な法則から理論的に導かれるものもあります。そうやって整理していくと、最後には、他の法則からは導くことができない基本法則だけが残ります。その基本法則は、観測によってのみ、根拠を与えられます。
 質問の主旨は、光速度が不変であることは、基本法則なのかどうか、ということだと思います。ローレンツは、他の法則から光速度不変を説明しようとして、ローレンツ変換の式を求めました。ローレンツが考えたのは、物体がエーテル中を運動すると、エーテルとの電磁気的な力によって物体が圧縮され、長さが縮むので光の速さに差が出てこないように観測される、というものでした。これに対してアインシュタインは、光速度不変が基本法則であるとしました。その仮定に基づき、ローレンツ変換の式を求めました。考え方は違いましたが、求められた変換式はどちらも同じものでした。
 得られた変換式はどちらの考え方でも同じです。そうすると、どちらの考え方が正しいと言えるのでしょうか。歴史的に見れば、アインシュタインの考え方が受け入れられたようですが。
 真空以外の媒質中では光の速度は遅くなりますが、それはマクロ的に見た場合です。例えば水中を光が動く場合、水の分子と分子の間は真空ですから、そこの間は真空中の速度で動いていますが、分子によって光が吸収、放射され、マクロ的に見たとき、速度が遅く観測されます。通常、光速度不変という場合は、真空中での光速度を言うようです。ここでひとつ注意しなければならないことは、真空中の光速度が不変という場合、重力場ではない、という条件が必要です。重力場内では、光速度は遅くなります。したがって、質問者さんの、光の速度を遅くするのは可能か、に対しては、重力場を通せば遅くなる、と言えます。
 最後に光子の質量についてです。光子に質量があるというのは間違いですが、ないというのも間違いです。正しくは、光子の質量は定義できないし、定義する必要もない、です。光子の質量はゼロである、という話はよく聞きますが、これは静止質量のことを言っています。これまで他の方々が説明されておりますように、光の速さは一定であり、静止することはありません。したがって、光子の静止質量に意味はありません。
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だいたい答えるべきところは他の人が答えてしまっているので、


細かいところツッコミ+質疑応答など。

No.3さん>その後何十年もかかって木星を観測することで,
No.3さん>光速度が初めてきちんと測定されました.

木星の観測から光速度の有限性を証明したのはレーマーで、
これはかなり古いです。
このURLを参照してください。
http://www.laser.phys.tohoku.ac.jp/~yoshi/kousok …
この測定は木星までの距離の精度に依存していて
当時は太陽系の測量がいまいちだったので光速度の精度もよくないですが、
それでもたいしたもんです。

>もし光に質量があるとしたら、光速不変の法則は崩れるのではないでしょうか?

崩れます。

> 話が飛びますが、「(質量がないと思われていた)
>ニュートリノに質量があることがわかった」という
>ニュースを聞いたことがあるので、
>ニュートリノの速度は光速より遅いのではないでしょうか。

遅いです。
ただ水中では水中の光速度を超えるニュートリノがあるので
それを観測できます。(チェレンコフ光)
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光速度不変の原理は、「どの観測者が見ても光の速度は一定である」ところにそのすごさがあるのだと思います。



ある一人の人間が光を見て、光の速度が一定だというのは、光が波であれば、一応当然のことです。
マックスウェルが発見したのは、光が波であり、その速度は波長に依存しない、というところまでです。

よく言われる「光速度不変の原理」は、地球に止まっている人も、光速近くで飛行中の宇宙人にも、光は全く同じ速度に見えると主張しています。

ご質問にあった、論理的に導けるかどうかですが、確かにローレンツは、ローレンツ変換を用いてこの原理を導いたとされていますが、肝心のローレンツ変換の根拠があいまいです。「こう考えれば光の速度を一定にする理論ができる」という程度の根拠だと思います。

対して、アインシュタインは光速度が一定であることを原理として、ローレンツ変換を導いています。
これが相対論の基礎だとすれば、現代物理は光速度が一定であることの理由を未だにわかっていないといえると思います。
(それを探るのが現代物理の最前線だと言えるでしょう。)


補足としまして、他の回答者様もご回答されていて、全く同じことになりますが、光速度が不変なのは真空中のことで、物質の中では光速は小さくなります。
また、光に質量はありません。ニュートリノに質量があることがわかったという事が話題になりましたが、光に関しては少し事情が異なります。
ニュートリノは本当にわからなかったのですが、光に質量がないことはある程度自信を持っていえます。
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First_Noelさんの書き込み通り


2.水中、空気、真空…の条件は、訂正します。
というか、この部分は、すいません、確認できていません。
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#1です.


電磁気はもう10何年前に習ったもので頭の隅にありましたので,
#2さまに触発されて追記させて下さい.

1.
マクスウェル方程式を解くと,c=1/√(ε×μ)と求まります.
ある物質中のεは誘電率,μは透磁率です.
で,これは一体何ぞや?となって,そこで「電場と磁場から形成される波があるのでは?」
と,電磁波の存在が予言されました.
そこでヘルツでしたかが実際に電磁波が存在することを実験で確かめました.
結果,cとは,電磁波の伝搬速度である,となります.
(一般に波動方程式を解いて出て来る定数はその波動の伝播速度になります.)
その後何十年もかかって木星を観測することで,光速度が初めてきちんと測定されました.

さてここでεやμは物質中で一定の値を取るので,その物質中では,
その物質に特有の一定のcを取ることが言えます.
#水や空気中の光速は真空中よりも遅くなっています!

更に,マクスウェルの方程式はどのような慣性系(加速度運動をしていない系,
つまり速度0や等速運動をしている観測者)の見地に立っても,
cの値は一定になります(等速の成分は微分して消える).
そこで従来のガリレオの考え方と矛盾が生じて,
喧々囂々の議論や実験などによって,慣性系Aから慣性系Bへの
変換にはガリレオ変換ではなく,ローレンツ変換が適しているとなり,
そういうところにアインシュタインが登場した,と言う流れだったかと思います.

逆に言えば,非慣性系(加速度運動中の観測者や重力場中)では,
マクスウェルの式は不十分(変形してしまう)だと言うことになって,
ここに相対性理論が修正を加えることになりました.
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
マクウエル方程式では、Cの値を決めるファクターは、誘電率と透磁率のようですが、もうひとつ、「光=電磁波の質量がゼロである」ということがあるのではないでしょうか?
 説明はできませんが、「質量がゼロであるがゆえに、光速度C以外の値を取り得ないのだ」と考えると少し納得がゆきます。
 もし光に質量があるとしたら、光速不変の法則は崩れるのではないでしょうか?
 話が飛びますが、「(質量がないと思われていた)ニュートリノに質量があることがわかった」というニュースを聞いたことがあるので、ニュートリノの速度は光速より遅いのではないでしょうか。

お礼日時:2004/11/21 03:27

1.光速が不変なのは、マックスウェルの電磁波の方程式により導かれます。


2.空気、真空、水中で変化しません。
3.光子に質量はないとされているはずです。エネルギーを奪うと波長が変わります。
4.約30万km/h だったと記憶しています。
5.できないと思います。
 ガリレオの相対性原理。北から南へ30km/hで移動している車から見て、南から北へ30km/hで移動している車は、60km/hで移動しているように見えます。

 しかし、北から南へ光速で移動している車から、南から北へ光速で移動している車を見たとしても、光速は変わりません。
 この段階で、距離&時間と光速と どちらかの絶対性を捨てざるを得ませんが、光速はマックスウェルの方程式で矛盾なく証明されてしまっています。

 ということかと思います。 
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この回答へのお礼

 ありがとうございます。
 頭がわるく、マックスウエルの方程式が理解できないので、なんともいえないのですが。
 質問の意図は、「どうして光速は不変になっているのか?不変である仕組み(メカニズム)は何なのか?」という意味です。
 「どうして木からりんごが落ちるのか?」という質問に対する答えとして「そのように世界ができているから」でも済みますが、さらに追求すると「引力があるから」という答えが導きだされます。
 光速不変の法則の背後にあるもの、光速不変の法則を規定しているもの、光速を不変たらしめているもの、そういうものがあるような気がしてなりません。
 光が電磁波であり、電磁波は光速C(秒速30万キロ)で伝播するということは理解できますが、なぜCになるのかがわかりません?
 光速が不変であり、光速がCであるという結果があったとして、その原因はなにでしょうか?
 原因があるから結果があるはずです。
 このようなことは頭のよい科学者が既に考えていると思うのですが、それともその答えは既にマックルウエルの方程式に含まれているのでしょうか?

 なお、水の屈折率は n = 4/3 なので、光速は、3/4 となり、約 25 % 光速が減衰するそうです。

お礼日時:2004/11/21 02:15

1.


「光速度不変の原理」として,「光速はどの慣性系から観察しても一定」と
定義することで相対論がスタートします.
こう仮定すると,現実の現象が無矛盾に説明できるので,
今のところ受け入れられていますし,実際の探査機の軌道決定などでも使われています.
アインシュタイン以前の物理学者がいろいろ礎を築いていた上でだったと思います.

2.
真空中での光速度と物質中の光速度の比が屈折率ですから,
水や空気の中だと真空中の光速度より遅くなります.
従って光速度不変とは,その物質中の光速度が不変,と解釈します.

3.
光子には質量は無いとされています.
質量を持つと仮定すると矛盾が生じるからです.
光子のエネルギーが変わると,電磁波の振動数が変化します.
コンプトン効果などです.
どうして遅くならないか・・・そういう宇宙に住んでいるから?でしょうか.

4.
全ての電磁波は光速で伝搬します.
人間の体温によって発せられる赤外線も光速で伝搬します.
(しかし周辺の空気が吸収する波長帯のものはそこらへんで吸収されます.)

5.
それで他の無矛盾な理論や観測と無矛盾なら良いのですが,
詳しく考察できませんので,ごめんなさい.
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
「光速度不変の原理」は、なぜそうなるのかという証明はされていないと解釈しました。
「光速はどの慣性系から観察しても一定」というのは本当に不思議です。

>光速度不変とは,その物質中の光速度が不変,と解釈します.

 新発見です。どこもかしこも一定だと思っていました。

>光子には質量は無いとされています.

 「粒子であり同時に波である」と解釈していたので、当然質量があるものと思っていました。

>人間の体温によって発せられる赤外線も光速で伝搬します.

 人間ってすごかったんですね。

お礼日時:2004/11/20 23:42

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Aベストアンサー

物質の中を通って出てくる光は、もとの光そのものでは
ありません。光子が物質と相互作用して、吸収されたり
新たな光子が放出されたりしながら出てくるのです。
物質中でも、光子が移動している速度は変化していま
せん。
 ただし、これら過程によって、光の位相は変化しま
す。

「物質中で光が遅くなる」というのは、こういった微視
的な現象を無視して、物質に入る光、そこから出てくる光
の位相を比較してみたときに、物質中での光の速度が遅く
なると考えて計算した位相の変化と同じになるということ
です。つまり、見かけ上光が遅くなったに過ぎません。


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ちなみに『竜の卵』というSFでは中性子星にチーラという知的生物がいて
人類の100万倍の進化速度になる理由を教えて下さい。
設定では直径20kmで表面重力は670億G。
なぜ重力が強くて時間の流れが遅いのに、100万倍の速度なのかがわかりません。
地球時間では15分がチーラでは60年に相当するそうです。
だから人類の科学力をあっという間に追い抜いてしまうそうですw

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 相対論では真空中の光速度が基準で、時間や空間(時空)は、光速度により変化します。

 光も重力で自由落下します。もし重力源に逆らって光を放つ、つまり星の表面から光を放てば、真空中の光速度(秒速30万km)と自由落下する速度の合成(足算)になります。

 これは水中での光の速度が遅くなるのとは異なり、時空の性質によるものです。そのため、光は相変わらず宇宙での特別の速度であり、やはり光は時間や空間の基準となります。

 遠方から見て、星の表面から放たれる光が重力のために秒速15万kmとなるなら、星の表面での時間は、遠方から見ると半分の速さで進んでいます。なお、その星の表面で見れば光は(局所的には)秒速30万kmであり、自分の時間の速さが遅くなっているとは観測できません。それが一般相対論がいう、重力による時間の遅れです。

 しかし、その星表面から遠くを観測すれば、自分より倍の速さで時間が進んでいることが分かります。相対速度を持つ者同士が、どちらも相手の時間がゆっくり進んでいると主張して、それがどちらも正しいという状況(特殊相対論がいう時計の遅れ)とは異なります。

>なぜ重力が強くて時間の流れが遅いのに、100万倍の速度なのかがわかりません。

 そうなりません。中性子星表面の時間は、強い重力のため(赤道などだと速度の影響も少し加わる)、遠方に比べると遅くなっています。竜の卵に出てくる中性子星の知的生命体チーラはの生物的な感覚時間が速いのは、チーラがいわば巨大原子核が生物になったようなものだからです。

 思考であれば、人間の脳は化学反応により思考しますので、光速度の制限はもとより、化学反応速度の制限を受けます。チーラは、それが原子核内の反応であるため、とてつもなく速くなっています(生きた量子コンピュータみたいな感じ)。

 なお、チーラやその生活環境は、自然科学を度外視しての想像ではなく、中性子星表面で起こり得る反応を考慮して設定してあるようです。

 相対論では真空中の光速度が基準で、時間や空間(時空)は、光速度により変化します。

 光も重力で自由落下します。もし重力源に逆らって光を放つ、つまり星の表面から光を放てば、真空中の光速度(秒速30万km)と自由落下する速度の合成(足算)になります。

 これは水中での光の速度が遅くなるのとは異なり、時空の性質によるものです。そのため、光は相変わらず宇宙での特別の速度であり、やはり光は時間や空間の基準となります。

 遠方から見て、星の表面から放たれる光が重力のために秒速15万kmとな...続きを読む

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よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 啓蒙書で勉強されておられるのでしょうか? 啓蒙書では「なぜ?」は分かりにくいか、分からないとあきらめる必要も出てきます。「なぜ?」を近いしたければ、数式で考えなければいけないこともしばしばです。

 大原則は、
「どんな慣性系にいる観測者も『自分は静止している』と考えなければならない」
「どんな慣性系にいる観測者が光の速さを観測しても、それは同じ秒速30万knである」
「どんな慣性系にいる観測者が光以外の物体の移動を見ても、その速さは光速度未満である」
ですので、これは常に忘れないようにして、以下を読んでみてください。
 なお、等幅フォントでないと図がずれます。その場合は、テキストエディターにコピペしてみてください。

---------------------------
1)時間の遅れ
 宇宙船が鏡の側を飛んでいるとします。

   鏡 __C_ 
      /|\ 
     光 | 光 
    /  |  \
   A→→ B →→D

 宇宙船はAで鏡に宇宙船から見て垂直に光を発します。この光は宇宙船内では鏡に反射して垂直に返ってきます。外から見ていると光は斜めに進み宇宙船に戻ります。
 宇宙船の速度をv、光速度をc、宇宙船で見た光の往復時間をT、外から見た光の往復時間をtだとします。
 あとは単純な幾何学の問題です。三角形ABC(と三角形CBD)は直角三角形ですからピタゴラスの定理より、

  AC^2=AB^2+BC^2

となり、ここで、AC=ct/2, AB=vt/2, BC=cT/2 であることを代入して、

  (ct)^2/4 = (vt)^2/4 + (cT)^2/4

 あとは順にt,Tを両辺に移動して整理していくと、

  T = t√(1-(v/c)^2) ---(1)

という関係になります。
 「v<c」ですから、明らかに「T<t」ですね。つまり、たとえば外の時計で10秒経っても、宇宙船の中の時計では10秒未満の経過だということになります。

 宇宙船が光速度に近い速度になると宇宙船の時間は(外から見て)ゆっくりになります。もちろん立場を変えて宇宙船から外をみたときは外がゆっくりだ、ということになります。

 分からない点があれば、補足に分からない点をお願いします。

 啓蒙書で勉強されておられるのでしょうか? 啓蒙書では「なぜ?」は分かりにくいか、分からないとあきらめる必要も出てきます。「なぜ?」を近いしたければ、数式で考えなければいけないこともしばしばです。

 大原則は、
「どんな慣性系にいる観測者も『自分は静止している』と考えなければならない」
「どんな慣性系にいる観測者が光の速さを観測しても、それは同じ秒速30万knである」
「どんな慣性系にいる観測者が光以外の物体の移動を見ても、その速さは光速度未満である」
ですので、これは常に忘れな...続きを読む

Q四次元というのはどんな世界ですか?

そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?
三次元の世界とは縦横高さのある空間の世界だと思います。
これに時間の概念を足せば四次元になるのでしょうか?
我々の世界にも時間があるので、四次元といってもいいのでしょうか?
それとも四次元とは時間とは無関係の世界なのでしょうか?
あるいは時間と空間を自由に行き来できるのが四次元なのでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?

4次元であると考えると都合がいいというのが
現段階の結論です。

 100年ほど前、スイスのチューリッヒ工科大学
のミンコフスキー教授が物理学的な4次元の理論というのを
考えました。物理的な計算をするのに、縦、横、高さ
方向以外にもう1つ方向があるとして計算すると
うまく計算できることがあるというもので、
彼の教え子の一人が、4次元時空の理論と
して有名な相対性理論を完成させた、アルバート・
アインシュタインでした。
 彼は、リーマンという数学者が作った、
曲がった空間の幾何学(現在リーマン
幾何学と呼ばれています)を使い、4次元の
空間が歪むという状態と、重力や光の運動を
あわせて説明したんです。これが相対性理論。

>これに時間の概念を足せば四次元になるのでしょうか?

 物理学的にはそうです。

 相対性理論の話に関連付けて説明するとこんな感じです。
例えば、下敷きの板のような平面的なもの(数学的には
これを2次元空間と言ったりします)を曲げると
いう動作を考えてみて下さい。下敷きに絵が書いて
あったとして、曲げながらそれを真上から見て
いると、絵は歪んで見えます。平面的に見て
いても下敷きという2次元空間が歪んでいる
ことが感じ取れます。
 2次元的(縦と横しかない)な存在である下敷きが
歪むには、それ以外の方向(この場合だと高さ方向
ですが)が必要です。

 19世紀に、電気や磁気の研究をしていた学者たちが、
今は小学校でもやる砂鉄の実験(紙の上に砂鉄をばら撒いて
下から磁石をあてると、砂鉄が模様を描くというやつです)
を電磁石でやっていたときに、これは空間の歪みが
原因ではないかと直感したんです。
 電磁石の強さを変えると、砂鉄の模様が変化します。
これを砂鉄が動いたと考えず、砂鉄が存在して
いる空間の歪みが変化したのでは?と考えたんです。

 3次元の空間がもう1つ別な方向に曲がる。
その方向とは時間という方向だということを
証明したのが、相対性理論だったんです。


>あるいは時間と空間を自由に行き来できるのが四次元なのでしょうか?

 4つ目の方向である時間は、存在していても
その方向に、人間が自由には移動する方法は
現在ありません。時間方向を自由に動ける機械と
いうのは、タイムマシーンのことなんですが。

 日常生活を考えてみたとき、縦、横といった
方向は割りと自由に動けます。1時間ちょっと
歩けば4kmくらい楽に移動できますが、
道路の真中で、ここから高さ方向に
4km移動しろと言われたら、人力だけでは
まず無理でしょう。
 飛行機やロケットといった道具が必要と
なります。
 時間方向というのは、このように存在していても
現在のところ自由に移動できない方向なんです。

 例えば、人間がエレベーターの床のような
平面的な世界に生きているとしましょう。

 この場合、高さ方向を時間と考えて下さい。

 エレベーターは勝手に下降しているんです。
この状態が、人間の運動と関係なく、時間が
経過していく仕組みです。

 人間もほんの少し、ジャンプして高さ
方向の移動に変化をつけることができます。

 同様に時間もほんの少しなら変化をつける
ことができます。

 エレベーターの中で、ジャンプすると
ほんの少し下降を遅らせることができる
ように、時間もほんの少し遅らせることは
できるんです。




 

>そもそも我々の住んでいる世界は三次元ですか、四次元ですか?

4次元であると考えると都合がいいというのが
現段階の結論です。

 100年ほど前、スイスのチューリッヒ工科大学
のミンコフスキー教授が物理学的な4次元の理論というのを
考えました。物理的な計算をするのに、縦、横、高さ
方向以外にもう1つ方向があるとして計算すると
うまく計算できることがあるというもので、
彼の教え子の一人が、4次元時空の理論と
して有名な相対性理論を完成させた、アルバート・
アインシュタイン...続きを読む

Q過去に戻るのは何故未来へ進むより難しいんですか?

今日タイムマシンの本を借りてきて読んでいました、それを見たら未来に行く方法は過去に行く事に比べてとても簡単というのが載っていました。
何でも今陽子か何かは加速器で光の速度の99、999996%くらいの早さで動かすことが出きるみたいで、将来的には「100年後ぐらい」これを人間でもって書いてあったんですけど、過去に戻るには光より早く動かなければ駄目ならしく、それが難しい文字で延々と37ページによって書いていてわからなかったのですが、光の早さの99、9999~~とこんなにも光の早さに近づけるのにどうして、あと0、1%ぐらい早くできないのでしょうか?やっぱり難しいんですか?
そして、重力の関係が書いてあってブラックホールの中に入れば過去に戻る事が出きるが、でる事はできない等と、過去に戻るのは否定的な事ばかり書いていました。
やはり過去へ行くのは未来に行くのと比べとても大変なんですか?とても気になります、教えて下さいよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

お年がわからないので、取り合えず簡単に説明します。

>未来に行く方法は過去に行く事に比べてとても簡単
⇒誰でも、時間がたてば未来に行けますね。それを、例えばすごく速い(光の速度に近い)ロケットに乗って宇宙旅行をしてくれば、他の人たちより時間の経過が早くなるのです。
すると、例えばあなたがこのロケットで1年後に帰ってきたら、地球上の100年後に到着したりするわけです。
これが、「未来に行く」ということです。

もし、このロケットが光の速度より速ければ、時間が逆転すると考えられます。すると、過去にたどり着くわけですね。
ところが、「光より速い物質はない」というのが今の科学の答えですので、過去に行くロケットは作れないと言うわけです。

ブラックホールの中は、ものすごい重力によって、今の物理学では解明しきれない異常な状態になっています。
理論的に考えると、ブラックホールの中では、時間の流れが止まってしまいますし、重力で潰れていく物質はどこかに行くのではないか、という考えから、時間が逆転するとか、過去に通じている(ホワイトホール)とかから、過去に行けるかも、という説があるのです。

他にも、SFも含めてたくさんの説があります。色々な解説の本がありますので、機会があったら見てください。

お年がわからないので、取り合えず簡単に説明します。

>未来に行く方法は過去に行く事に比べてとても簡単
⇒誰でも、時間がたてば未来に行けますね。それを、例えばすごく速い(光の速度に近い)ロケットに乗って宇宙旅行をしてくれば、他の人たちより時間の経過が早くなるのです。
すると、例えばあなたがこのロケットで1年後に帰ってきたら、地球上の100年後に到着したりするわけです。
これが、「未来に行く」ということです。

もし、このロケットが光の速度より速ければ、時間が逆転すると考えられ...続きを読む

Q地球の自転、公転の速度

地球の自転、公転の速度を教えてください。
それと光の速さについても教えてください。
お願いします。

Aベストアンサー

 光速を算出するのは少し物理学的な手法が必要ですが、自転公転の速度は(概算でよければ)小学生でも計算できます。

【自転】
 地球一周を赤道上で計るとおよそ4万kmくらいなので、これを24時間で割り算して
 4万(km)÷24(時間)=1666(km/h)
 ちょっと実感がわかない数字なので秒速に直してみると、およそ500m/sくらい(?

【公転】
 これを求めるためには地球が描く軌道の距離が必要です。地球は楕円を描いて太陽を回っていますが、ほぼ円に近いとして。公転距離=2πr×天文単位。
 天文単位は地球では1で、1天文単位=149576960kmと求められているので、公転距離はおよそ939819740kmです。これを365日で割って・・・260万km/day。
 全く実感がわかない数字になったので時速と秒速に直しておきます。時速=10万km/h 秒速=30km/s

 参考URLが時速だけは計算してくれています。今PCの電卓を起動してカタカタやってたんですけど、思ったより無茶苦茶に早いですね。

【光速】
 Maxwell(1831~1879)という物理学者が、理論的に光の速度を導き出したことは有名な史実です。光は、携帯電話やラジオに使われる電磁波(電波)の仲間で、これら電磁波は波長が違っても速度は全て同じ、およそ秒速30万km/sです。電話してても僕らの声が相手に遅れずに届くのも電磁波の速さのお陰?
 上に地球一周の長さ(4万km)を出しましたが、これによると光は1秒で地球を7周半する計算になります。公転自転もべらぼーに早かったですが、さすがに光にはかないません。

 全く話が横道にそれるようですが、かのアインシュタインの相対性理論は「光より速いものは存在しない」ことを前提にした理論であること、また現代の多くの物理学者もアインシュタイン同様「光より速いものは存在しない」と考えていることを付け加えておきます。

 何年生かは存じ上げませんが、そんな些細な疑問がすぐに直結するほど科学(理科)が身近に存在することを知ってもらえたら嬉しく思います。

参考URL:http://www.expocenter.or.jp/shiori/ugoki/ugoki3/ugoki3.html

 光速を算出するのは少し物理学的な手法が必要ですが、自転公転の速度は(概算でよければ)小学生でも計算できます。

【自転】
 地球一周を赤道上で計るとおよそ4万kmくらいなので、これを24時間で割り算して
 4万(km)÷24(時間)=1666(km/h)
 ちょっと実感がわかない数字なので秒速に直してみると、およそ500m/sくらい(?

【公転】
 これを求めるためには地球が描く軌道の距離が必要です。地球は楕円を描いて太陽を回っていますが、ほぼ円に近いとして。公転距離=2πr×天文単位。
 天文...続きを読む

Q偏微分の記号∂の読み方について教えてください。

偏微分の記号∂(partial derivative symbol)にはいろいろな読み方があるようです。
(英語)
curly d, rounded d, curved d, partial, der
正統には∂u/∂x で「partial derivative of u with respect to x」なのかもしれません。
(日本語)
ラウンドディー、ラウンドデルタ、ラウンド、デル、パーシャル、ルンド
MS-IMEはデルで変換します。JIS文字コードでの名前は「デル、ラウンドディー」です。

そこで、次のようなことを教えてください。
(1)分野ごと(数学、物理学、経済学、工学など)の読み方の違い
(2)上記のうち、こんな読み方をするとバカにされる、あるいはキザと思われる読み方
(3)初心者に教えるときのお勧めの読み方
(4)他の読み方、あるいはニックネーム

Aベストアンサー

こんちには。電気・電子工学系です。

(1)
工学系の私は,式の中では「デル」,単独では「ラウンドデルタ」と呼んでいます。あとは地道に「偏微分記号」ですか(^^;
その他「ラウンドディー」「パーシャル」までは聞いたことがあります。この辺りは物理・数学系っぽいですね。
申し訳ありませんが,あとは寡聞にして知りません。

(3)
初心者へのお勧めとは,なかなかに難問ですが,ひと通り教えておいて,式の中では「デル」を読むのが無難かと思います。

(4)
私はちょっと知りません。ごめんなさい。ニックネームは,あったら私も教えて欲しいです。

(2)
専門家に向かって「デル」はちょっと危険な香りがします。
キザになってしまうかどうかは,質問者さんのパーソナリティにかかっているでしょう(^^

*すいません。質問の順番入れ替えました。オチなんで。

では(∂∂)/

QE=mc2の [光速の2乗をかける]の意味が全く分かりません。

E=mc2の [光速の2乗をかける]の意味が全く分かりません。
原爆に使用されたとの事ですが、
光速の2乗という状況?を具体的にどういう原理で作り出しているのですか?

中学1年生に教えるレベルでお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

>>>E=mc2の [光速の2乗をかける]の意味が全く分かりません。

たとえば、
1kg(1g重)の力でひっぱったとき、20cm伸びるバネがあるとします。
すると、2kgの力では40cm、3kgの力では60cm伸びます。
これを式に表すとき
1kg = 20cm
2kg = 40cm
3kg = 60cm
と書いてはダメだということは、中学生でもわかります。

1kgごとに20cm増えるので、比例係数は 20cm/kg と置けます。
1kg × 20cm/kg = 20cm
2kg × 20cm/kg = 40cm
3kg × 20cm/kg = 60cm
重さ(kg) × 20(cm/kg) = 伸びる長さ(cm)

同様に、重さをエネルギーに取り替えることが可能であることを
1kg × {30万(m/s)×30万(m/s)} = 900億(ジュール)
2kg × {30万(m/s)×30万(m/s)} = 1800億(ジュール)
3kg × {30万(m/s)×30万(m/s)} = 2700億(ジュール)
m(kg) × {30万(m/s)×30万(m/s)} = E(ジュール)
m×(c×c) = E
E = mc^2
と表すことができます。
c^2 というのは、比例係数に過ぎないということです。

ちなみに、「光が1秒で進む距離を1メートルと表す」というルールに変更したとすれば、
E = m
という超簡単な式になります。

>>>光速の2乗という状況?を具体的にどういう原理で作り出しているのですか?

走っているクルマの上に乗ってボールを投げる人がいるとき、
それを見ている人にとっては、前に投げたボールは速く見え、後ろに投げたボールは遅く見えます。
また、音の場合も、風がある場合は、風上から風下に向かう方向のほうが速く伝わります。
光も同様だろうと考えた科学者達は、観測や実験を行いましたが、
どんなに観測・実験をしても、その証拠が見つかりませんでした。
そこでアインシュタインは、
「光源が動くスピードに関係なく、光の速さは誰にとっても同じ」
という斬新な仮定をしました。
そして、数式いじりをした結果、生れたのが相対性理論です。
E=mc^2 という驚くべき式も、その数式いじりの中から誕生しました。

>>>原爆に使用されたとの事ですが、

知らない人が多いですが、実は、原爆・原子力に限った話ではありません。
たとえば、中学・高校では、化学反応の前と後とで物質に変化が生じても、
重さの合計は変わらないということを学びます。
しかし、これは厳密に言えば「うそ」で、
熱を出す化学反応は、すべて、熱を出した分だけ合計質量が減ります。
たとえば、紙を燃やして二酸化炭素や水蒸気ができれば、
紙の重さ + 反応した酸素の重さ = 二酸化炭素の重さ + 水蒸気の重さ
ではなく
紙の重さ + 反応した酸素の重さ > 二酸化炭素の重さ + 水蒸気の重さ
です。
あくまでも、ほんのちょっとだけですが。

こんにちは。

>>>E=mc2の [光速の2乗をかける]の意味が全く分かりません。

たとえば、
1kg(1g重)の力でひっぱったとき、20cm伸びるバネがあるとします。
すると、2kgの力では40cm、3kgの力では60cm伸びます。
これを式に表すとき
1kg = 20cm
2kg = 40cm
3kg = 60cm
と書いてはダメだということは、中学生でもわかります。

1kgごとに20cm増えるので、比例係数は 20cm/kg と置けます。
1kg × 20cm/kg = 20...続きを読む

Qいんちき相対論が100年もった理由を教えて下さい

私は、ほんの少し、真剣に考えるだけで相対性理論の間違いに気づく
はずなのに、何故100年もかかったのか不思議でしょうがありません。

逆に言うと、100年過ぎころから、相対性理論批判が、雨後の筍のように
わんさか出てきます。
「反相対論」で検索するとそのことが分かります。

Aベストアンサー

あなたのは質問じゃなくて釣りですよね?


> 過去の書き込みを参考にしてください。

というのに質問履歴が非公開に設定されているから、仕方ないのでググってみましたよ。

MM実験が光速不変を証明している話は嘘?
投稿日時:2012/10/16 16:29
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7751424.html

ブレッチャーの実験が光速不変を証明している話も嘘?
投稿日時:2012/10/19 09:37
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7755656.html

MM実験は光速不変を証明していますか?
投稿日時:2012/10/23 11:57
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7762211.html

光速不変とは?
投稿日時:2013/02/27 06:03
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7966659.html

ニュートリノにも慣性が働きますよね?
投稿日時:2013/03/26 06:04
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/8012086.html

アインシュタインがエーテルを否定したって本当ですか
投稿日時:2013/04/09 09:28
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/8034623.html

光速不変という現象は?
投稿日時:2013/04/19 04:49
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/8049668.html

磁石ではなくコイルの方を動かしたら電流は流れない?
投稿日時:2013/04/21 09:13
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/8052667.html

マイケルソン・モーリーの実験の正しい解釈を教えて。
投稿日時:2013/04/30 04:00
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/8065977.html

MM実験からは、相対論の正しさは立証されない?
投稿日時:2013/05/02 14:34
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/8069553.html


読んでみましたけど…
回答者に参考文献を挙げてもらっても読んでないのか理解してないのか、質問のレベルが変わってない。
回答者に直接解説してもらってもケチをつけるだけ。
曰く、相対論信者が実験結果を捏造しただのと。
あなたがあまりにもひどく相対論を曲解しているから、回答者からあなたの読んだ文献のどこにそんなことが書いてある?と聞かれても、ページを答えられない。
あなたは自分で挙げた文献も読んでないのですよね?

それどころか、ニュートン力学も間違って理解している。
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7955425.html

あなたの心の中にだけある空想上の相対論を、あなたの間違ったニュートン力学の知識で攻撃して、しかも、そうじゃないでしょと言う回答者の解説もわざと曲解して炎上しては回答を締め切ってまた質問する、その無限ループ。


あなたはかまってもらいたいだけなんですよね?
物理をやってる人達はみんな根が真面目だから、相対論がわからないと言われればとついつい説明がしたくなる。
回答者のそういう性質をあなたは利用してかまってもらっているだけ。

最初のころは深い内容の回答が寄せられているのに、今ではそういう回答ができる人は回答に参加してくれないですよね?
利用された人はまじめに答えているのに、あなたはかまって欲しいだけでまじめに聞くつもりがないものだから疲れちゃったんでしょう。

あなたの質問には答えちゃいけない、そういうことなのでしょう。

あなたのは質問じゃなくて釣りですよね?


> 過去の書き込みを参考にしてください。

というのに質問履歴が非公開に設定されているから、仕方ないのでググってみましたよ。

MM実験が光速不変を証明している話は嘘?
投稿日時:2012/10/16 16:29
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7751424.html

ブレッチャーの実験が光速不変を証明している話も嘘?
投稿日時:2012/10/19 09:37
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7755656.html

MM実験は光速不変を証明していますか?
投稿日時:2012/10/23 11:57
http://oshiete.goo...続きを読む


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