光より速い速度で遠ざかる天体があるそうですが
たしか光が宇宙最速だと聞いていたのですが、
どうしてなのでしょうか?
速さに上限はないということでしょうか?

A 回答 (17件中11~17件)

何だか話がややこしくなってきたので整理します。


光の速さが一定なのは静止している人が見た場合の話。
動いている人から見ればその動いている分の速度が変わります。ですから例えば光速の2/3でお互いの反対方向に離れていく物体があるとすると、その一方から見れば光速の4/3の速さになります。これが私が相対的には光速以上になると書いた理由。でも静止している人から見れば光速より遅いですよね。
で、話をややこしくした原因の光速が一定と言うことについて物理を用いて説明します。
しかしもう10年ほど前の記憶だけを頼りに書きますので細かい点は忘れてしまってることを前もってお詫びします。
運動エネルギーは1/2×(質量)×(速さ)×(速さ)で表されますが、光の構成物質の光子は非常に小さいのでこの式に当てはめると非常にエネルギーが小さいものになってしまいます。身近なところでは光が物を暖めるだけのエネルギーが無いと言うことになってしまいます。
そこで光の運動エネルギーを考えるときには光は波動と扱って、ある非常に大きな定数を掛けて表すことになりました。(この辺の詳細は忘れました)
で準備が出来たところで、動いている物体から光が放たれたときの光速ですが、動いている物体から光がもらうエネルギーは最初に書いた「1/2~」なので、仮に光速に近い速度で移動していても光の運動エネルギーからすれば無視できるほど小さいのです。(質量が非常に小さいので)
つまり動いている物体からの影響は無視できるほど小さいので光速が一定のように見える。ということです。
どなたか詳細のレス下さい。お願いします。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。勉強になりました。

お礼日時:-0001/11/30 00:00

相対性理論は、特殊相対性理論も一般相対性理論も、その正しさが証明されています。

相対性理論のために行った実験・検証は、全て相対性理論の予言どおりの結果になっています。例えば、粒子加速器で加速された素粒子は寿命が延びたことが実験で証明されています。一般相対性理論の証明としては、水星の近日点の移動によって証明されています。

ちなみに、相対性理論は超高速を禁止しているわけではありません。物体を「加速」することによって光速以上の速度にすることはできないといっているだけです。
例えば、パチンコ店などによくある、電球を点滅させて光が走っているように見える電飾の速度は、光速以上になり得ます(但しそんなに長い看板はないでしょうが)。

また光速で移動する物体の進行方向と逆向きに高速度に何かを打ち出した場合は、やはり打ち出したものも光速で移動します。

この回答への補足

車が走っているときにライトをつけると、
そのライトは光以上の速度になるのでしょうか?
もし、何回であれば簡単に説明していただけると幸です。

補足日時:2000/11/22 01:43
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
とても勉強になりました、

お礼日時:-0001/11/30 00:00

相対性理論というのは正しい事が立証されているのでしょうか?それとも、それが正しいという事を前提にいろいろな事を考えるものなのでしょうか?簡単にわかりやすい相対性理論を説明してくれているサイトをご紹介願えないでしょうか、みなさま。



光速で飛ぶロケットから、推進方向と逆向きに光速で何かを打ち出した場合、光速で飛んでいくものなのでしょうか?単純に考えるとその打ち出されたものはその場に静止しそうな感じがしますが、御回答の中に光の速度は変わらないというのがありましたけど、それでいくと静止せずに光速でロケットの推進方向とは逆に飛ぶという事??
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この回答へのお礼

お役に立てなくて申し訳ないのですが、
授業で習ったことによると、
現在は相対性理論が正論だけど、
また時代がくだるとどうなるかわからないのだそうです。

お礼日時:-0001/11/30 00:00

相対性理論が正しければ、光の速度が上限となるはずですから、光より速い速度で遠ざかる天体というのは、存在しないはずですが・・・


光速の半分の速度で推進するロケットから、推進方向に向かって光を発すると、この光の速度は感覚的には光の1.5倍の速度になりそうですが、やっぱり光の速度は秒速30万キロメートルを上回ることは無いのだそうです。これは、物体の運動においても同様なのだそうです。お互いに光速で遠ざかる物体間の相対速度も、光速の2倍にはならず、光速となるようです。
あくまでも、相対性理論が正しければの話ですが。

この回答への補足

みなさん、まじめに答えていただきありがとうございます。
天文学は少し頭を突っ込むととても難解な数式が出てくるようですが、
それでもこういったことは興味があります。
地球と反対側に膨張する物体であれば光より速いと言うことが可能であるというご指摘勉強になりました。

補足日時:2000/11/21 02:46
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光速について、私の聞いた話は前の2人と違うんです。



光の速度は変わらない。

というものです。だから、光速で移動する宇宙船から前に向かって光を出しても、その光の速さは、2倍にならない。つまり、光速をCとすると、C+C=2Cにならずに、C+C=Cである。
それが特殊相対性理論なんだそうです。
では、なぜ光の速度が変わらないかというと、変わっていくのが、時間や距離が変わるのだそうです。
(速度=距離÷時間で求められるのだから、速度が変わらないのならば、それ以外が変わると考えれば良いと思います。)
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y45uさんが正解です。


相対的に見て。と言うことになります。
また、ビックバン理論では宇宙の果てがありますが、この光より(相対的に)早い天体の存在があるということを考えると、(地球から見た)宇宙の果てに行ってもそこからはまた地中から見たのと同じ半径の宇宙がある(様に見える)のです。
つまり宇宙の果てと思ってたのはそれより遠いところからは光が届かないので判らないというだけのものなのです。
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光より速い速度で遠ざかるというのはあくまでも地球から見ての話ではないですかね?


宇宙は膨張し続けていると聞いた事がありますけど、太陽系、もちろん地球もどの程度のスピードかは知りませんが動いていると考えると、光速で遠ざかる物体があってそれが地球の移動方向と反対方向に向かって遠ざかっているのなら、地球から見てその物体は相対的に光速+地球のスピードとなって光速より速いような・・・

今後の回答が見たいので、口出ししてみました・・・
光が宇宙最速ってのはあくまでも理論値ですよね。それよりも速いものがあれば面白いなあ。
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 お礼、ありがとうございます。#8です。

>光速より先に行くことで見ることはできるのなら理解できますがー。。。

 一番単純な状況を考えてみましょうか。

 その前の準備として、宇宙船が遠方に行くとして、速度は速ければ速いほど到達所要時間は短くて済みますね。相対論的に宇宙船内と外では事情が異なるので、外から宇宙船を見たときの所要時間としておきましょう。

 光速度だと1光年当たり1年、光速度の2倍だと半年と、速いほど所要時間は短くなっていきます。もす速度が無限大だと、所要時間は0になります。

 ここで、速度が無限大より速いとします。ちょっと速度ではイメージしにくいです。無限大に何を足しても無限大、という感じになります。

 そこで、所要時間で考えます。速いほど所要時間が短くなり、無限大の速度で0まで減るなら、さらに速いとすれば所要時間はマイナスになります。所要時間がマイナス半年であれば、半年前の目的地にたどり着くことになります。

 タキオンはそういう速さになれます。しかし、光速度を少しでも超えれば過去に戻る可能性があるという話は、以前の超光速ニュートリノ(結局は実験ミスとなり、残念)でありました。

 それは相対論特有の事情によります。光速度より少しでも速い相対速度の物体(タキオン)があれば、それとの相対速度の取り方によっては、タキオンが無限大より速い速度になります。つまり、慣性系次第では過去に戻って行くことになります。

 この時間の逆行は、それを直接起こせた慣性系では因果律に反する現象を起こします。それは、他の慣性系に同じ影響を及ぼすことができます。

 そのため、この宇宙に光速度より少しでも速いもの(つまりタキオン)があれば、たとえ我々から無限大より速くなくても、因果律は成り立たないことがあることになります。物理学も因果律が成り立つという暗黙の前提を置いていることが多いです。

 水を入れた薬缶をコンロの火にかける前に沸騰されては熱力学が困ります(実は統計力学が非常に低確率であり得るとしているが、あまりにも低確率なので問題ない)。エネルギーの前借ともいえ、そういうことが可能なら、もう何でもありの状況になり得ます。

 それで、超光速のもの(タキオン)があるか否か、あるいはワームホールを実際に通り抜けられるか否かは、重要な問題です。

 ホーキング博士は「そういうことができない仕組みが、この宇宙にはある」という時間順序保護仮説を提唱しています。仮説なので、証明されたわけではありません。キップ・ソーンはワームホールを使ったタイムマシンは可能であるとしています。物理学者の間でも、見解はさまざまのようです。

 お礼、ありがとうございます。#8です。

>光速より先に行くことで見ることはできるのなら理解できますがー。。。

 一番単純な状況を考えてみましょうか。

 その前の準備として、宇宙船が遠方に行くとして、速度は速ければ速いほど到達所要時間は短くて済みますね。相対論的に宇宙船内と外では事情が異なるので、外から宇宙船を見たときの所要時間としておきましょう。

 光速度だと1光年当たり1年、光速度の2倍だと半年と、速いほど所要時間は短くなっていきます。もす速度が無限大だと、所要時間は0になり...続きを読む

Q宇宙開発 最新事情

現代の宇宙開発事情に興味がありますが
ニュースや新聞等では折に触れて取り上げられるだけで網羅的な情報が手に入りません。
各国機関や企業のHP等を見て情報を集めていますが、
やはり日本語以外の言語で書かれていることが多いため苦労します。

現代の宇宙開発の最新事情を知ることのできる日本語のHP等
を御存知でしたら教えてください。

Aベストアンサー

JAXAのページはもうご覧になっているかと思いますが、一応載せておきます。

参考URL:http://www.jaxa.jp/

Q第一宇宙速度、第二宇宙速度、脱出速度

地球の質量をM、ニュートンの万有引力定数をGとし、地球の半径をRとする。地球表面の質量mの物体に地球が及ぼす引力は両者を結ぶ方向に働き、大きさはF=GMm/R二乗で与えられる。

(a)地球の表面で真上に発射したロケットが地球の引力圏から脱出して無限方向へ飛んでいくために必要な最小の速度を脱出速度、第二宇宙速度と呼ぶ。力学的エネルギー保存則を用いて、この脱出速度を求め、G、M、Rで表せ。

(b)一方、地球の表面で水平に発射したロケットが地上に落下せずのに地球の周りを回り続けるために必要な最小の速度を第一宇宙速度と呼ぶ。
ニュートンの運動方程式を用いて、この第一宇宙速度を求め、G、M、Rで表せ。

Aベストアンサー

(a)万有引力は保存力ですから、万有引力だけを受けて運動するロケットの力学的エネルギーは保存されるはずです。
力学的ネルギー保存則を使うときのパターンは、(ア)ロケットが地表を出発したときと、(イ)無限遠方に達したときについて、力学的エネルギーを数式で表現して、両者が等しいとする解き方です。
 
力学的エネルギーとは、「位置エネルギーと運動エネルギーの和」を意味します。
ただ、位置エネルギーと一言でいっても、受けている保存力のそれぞれに対応した位置エネルギーを持つので、注意が必要です。本問のロケットは、万有引力だけを受けていますから、考える位置エネルギーは、万有引力による位置エネルギー(以下Uとします)だけです。
また、位置エネルギーは、基準点の採り方が任意ですから、基準点をどこにするかを決めておかなければなりません。本問もそうですが、基準点を無限遠方に設定し、そのときのU=0としておくのが一般的です。
 
(ア)地表を、速度Vで出発したとします。このときの
 運動エネルギーK=(1/2)mV^2
 万有引力による位置エネルギーU=-GMm/R ※
∴力学的エネルギーE=(1/2)mV^2-GMm/R
 
もし、Vが小さすぎると、ロケットは無限遠方に達する前に速さ0になってしまうので、無限遠方に届きません。言い換えれば、無限遠方に達することができるためには、無限遠方に達したときになお速度が0にはなっていないことが必要なのです。
(イ)無限遠方に達したとき、速度がwになっていたとすると
 運動エネルギーK'=(1/2)mw^2
 U=0
∴力学的エネルギーE=(1/2)mw^2
 
力学的エネルギー保存則より
 (1/2)mV^2-GMm/R=(1/2)mw^2
式を見るとわかるように、Vが大きくなるに従ってwも大きくなることがわかります。逆に言えば、w=0になるようなVこそが、ロケットに与えるべき最小の速度V0だと判断できるはずです。
 (1/2)mV0^2-GMm/R=0
∴ V0=…
 
※ 位置エネルギーUは、その物体を、注目している点から基準点まで運んだきたときに保存力がする仕事として定義されています。
ロケットが、地球中心からXの位置に有るとき万有引力は、地球に向かう向きで大きさF=GMm/X^2 です。
定義に従えば
 U=∫[R,∞] (GMm/X^2)・dX・cos(180°)=-∫[R,∞] (GMm/X^2)・dX
cos(180°)が付く理由は、万有引力の向きとロケットが進む向きとが逆だからです。力の向きと逆に進むとき仕事は負になることは明らかです。
 U=-∫[R,∞] (GMm/X^2)・dX=-GMm/R
 
(b)ニュートンの運動方程式によれば
 ロケットが受ける合力=質量・加速度
また、力と加速度はベクトルですから、合力の向きと加速度の向きとは常に一致しています(∵質量>0ですから)。
いまロケットには万有引力しか働いていませんから、
 万有引力=質量・加速度
となり、加速度は万有引力の方向(地球の中心に向かう向き)です。
ところで、ロケットは水平方向(地表に対して平行な方向)に進んでいますから、加速度は速度に対して直交する向きに作用していることになります。これは、万有引力による加速度には、接線方向の速さを変える効果は無く、速度の方向だけを変える(地球の中心方向に傾くように)作用があるだけだということを意味します。
ロケットは、地表にぶつかることなくまた地球から離れることもなく進むという仮定ですから、ロケットは速さを変えることなく、半径Rの円周上を進み続けていることを意味するわけです。このような運動は、等速円運動であることは明らかです。
ゆえに、ロケットの運動は、半径Rの等速円運動として処理して良いことになります。
等速円運動しているなら、ロケットには向心力が働いているはずです。いま、ロケットに働いている力は万有引力でしたから、万有引力が向心力の役割を果たしていると考えれば良いのです。
 向心力=質量・速度^2/半径
です。
∴ GMm/R^2=m・v^2/R
これを解いて
 v=…

(a)万有引力は保存力ですから、万有引力だけを受けて運動するロケットの力学的エネルギーは保存されるはずです。
力学的ネルギー保存則を使うときのパターンは、(ア)ロケットが地表を出発したときと、(イ)無限遠方に達したときについて、力学的エネルギーを数式で表現して、両者が等しいとする解き方です。
 
力学的エネルギーとは、「位置エネルギーと運動エネルギーの和」を意味します。
ただ、位置エネルギーと一言でいっても、受けている保存力のそれぞれに対応した位置エネルギーを持つので、注意が...続きを読む

QNHK「驚異の小宇宙人体」の冒頭の詩

今から14年ほど前にNHKスペシャル「驚異の小宇宙人体」が放送されていましたが、そのオープニングで、恐らく谷川俊太郎さん(と思うのですが)の詩が大滝秀治さんの朗読で流れていたと記憶しています。確かタイトルは「生命」だったような気がするのですが、近くのレンタルビデオ屋にはもう置いておらず、私の周りでは誰も持っていないので確認できません。
できれば、この詩が収録されている書籍のタイトルや出版社などが分かればうれしいのですが、どなたかご存知の方いらっしゃいますでしょうか?
かなり古い記憶なので人名や詩のタイトルはほとんど自身がありません。とりあえずは
「1989年放送のNHK-驚異の小宇宙人体-の冒頭で流れる詩の全文を知りたい」
と言うことです。どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

家にビデオがありました。

からだ―闇に浮かぶ未知の惑星
とおくけだものにつらなるもの
さらにとおく海と稲妻に
星くずにつらなるもの
                谷川俊太郎「からだ」より

上記はテロップに出たままをタイプしました。

Q【プレスリリース】世界最速スパコンより1000倍速くナノより小さい分子

【プレスリリース】世界最速スパコンより1000倍速くナノより小さい分子コンピュ-ター


分子の波動関数を使ったコンピューターとありますが、これって今のデジタルコンピュータとかまた違うんですかね? どちらにしろ今のデジタルコンピュータがないと出来そうにない技術ですが・・
http://www.ims.ac.jp/topics/2009/100317.html


詳しい方教えてください

Aベストアンサー

量子コンピュータのことだと思います。
「量子コンピュータ」をキーワードに検索してみればよいと思います。

私も興味があって
マーミン 「量子コンピュータ科学の基礎」(翻訳)(丸善)
を読みかけたのですが
これは量子力学や関連する数学を本当にわかってないと理解できないと感じて
あきらめました。

ブルーバックス当で解説書もいくつも出ていますので手がかりにされるといいでしょう。

Q映画「宇宙戦争」について

明日「宇宙戦争」のワールドプレミアらしいですが 仕事で観に行けません。
この映画に出てくる宇宙人の顔・姿形と
この映画のエンディングを どなたかご存じですか。

Aベストアンサー

もう映画をご覧になった頃でしょうか?間に合うといいのですが。
私もいっこ下の方が書かれているとおりだと思います。
もしtama5303さんが「見たこともないような宇宙人」とか「わくわくどきどき爽快なエンディング」を期待していらっしゃるのなら・・・
観終わったら怒っちゃうかもしれません。

Q光よりずっと速そうですが…

私にはあまりに深遠な部分は理解できないでしょうが気になりました。
昨日の毎日新聞に東大の佐藤先生のコラムがあり、「インフレーション宇宙」について概説していました。

それによると、ビッグバン後10^(-36)sec ~ 10^(-34)secで宇宙は10^(28)倍に膨張し直径1cmになったと書いてありました。と言うことは、膨張スピードvは

v=1cm/10^(-34)sec

と単純に計算すると10^(32) m/sというアホな数字が出てきます。光速の10^(24)倍です。これはどういうことでしょう?光速よりはるかにはやく物質(といえるかどうか、とにかくエネルギーの塊でしょうか?)が伝達していると言う印象をうけますた。

「っていうか、ぶっちゃけその頃に現在まで膨らんだ宇宙の物理定数なんか通用するわけねえってみたいな~」でしょうか、やはり!?空間もごにゃごにゃしていそうですし。

Aベストアンサー

インフレーション理論は、空間が膨張したといっているだけで、物質が移動したわけではないから光速度不変の原理には反しないのではないでしょうか。
空間が膨らむわけですから、Aと言う物体とBと言う物体の距離は高速より速く離れていったとしても、AもBも移動は全くしてないわけですから。
光速度不変の原理は、あくまで「物体を加速して得られる速度が光速を超えることはできない」というだけのことですから、空間そのものが膨張している場合には適用できないと思います。

ちなみに、膨張宇宙理論によると宇宙は現在も膨張し続けているし、ある一定以上遠い銀河は光速より速く離れているそうですよ(これより遠い銀河には相対論的に到達不可能だそうな)。「空間」が膨らんでいるわけだから、相対距離の増加が光速を超えても問題ないわけです。

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日本人宇宙飛行士がスペースシャトルに乗るニュースが良く報道されますが、アメリカにどれくらいのお金を支払うのですか?普通に考えるとアメリカのプロジェクトなのでアメリカ人宇宙飛行士が乗るのが至極当然だと思います。お金を提供してくれるからアメリカ人以外の人を乗せると思いますが、実際どうでしょうか?

Aベストアンサー

昔、TBSに勤務していた秋山さんが、ソ連のソユーズで衛星軌道の取材に行った時は、億単位の運賃を
TBSから払ったそうですが\(^^;).

 スペースシャトルに乗せてもらった日本人は、運賃を払いません、乗客ではなく、宇宙ステーションの技術船員として勤務のため乗船しているからです。

 宇宙飛行士は運賃をアメリカに払って観光旅行しているわけではありません。国際宇宙ステーションでは、アメリカ、ロシア、ヨーロッパ、日本など15の国が共同で出費し様々な科学実験をしたり宇宙観測をしているのです。
科学実験は微重力で振動が少なく温度も一定という環境でしかできない様々なことをしています。たとえば半導体の結晶を作る実験とか、タンパク質の合成とかです。これらたくさんの実験装置を国際宇宙ステーションへ持ち込み、宇宙飛行士は組み立てて取り付けたりします。実験そのものは地上からの遠隔操作で行い、データを収集します。そして次世代コンピュータの開発や難病の薬の開発などに役立てようとしているのです。

Q光より速いものは存在するか?

アインシュタインによれば、この世に光より速いものは存在しないそうです。しかし、「タキオン」という光より速いものがあると聞いたことがあります。この
「タキオン」とは何なのか、また アインシュタインの「光より速いものは存在」という理論は何を根拠にしているのか詳しい方 教えてください。

Aベストアンサー

タキオンとは、「光より早い物質の総称」で、素粒子の名前ではありません。
まだ確認されてはいませんし、加速器でも光速は突破出来ないようです。

アインシュタインの方程式を用いると、光速以上の物質は無限大の計算結果になってしまいます。
(計算上考えられない、計算が合わない)

この方程式が根拠であり、
タキロン理論でこれが間違っている事を証明した方はいません。
また、実験的証明(タキロンの発見)をなされた方もまだいません。


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