光速

Question

今日友達から聞いた話しなのですが、原子核の周りを回っている電子は光速より速いスピードで回っていると聞きました。
光速より速いスピードは存在しないのではないんですか？
なぞです。
真偽のほどをご享受願います。

cozycube1 · Accepted Answer

まあ、原子核の周りの電子の喩えは不正確な情報でしょう。量子力学的に言えば「確率的に分布している」ということになります。イメージを図示すると、原子核の周りに雲のようになっている感じです。

それはさておき。確認されている超光速はあります。代表的なものが、量子力学でいわれています（対になった二つの粒子のスピンなど）。過去には、アインシュタインなどがそれを否定しようと反論していますが、失敗に帰しています。

ですので超光速はあってもいいのですが、制限があります。情報などの「因果関係」を伝えることができないのです。もし光速より少しでも速い通信手段があれば、工夫次第で未来から過去へ情報が送れます。それは無理、因果律は破れない、ということです。

他の超光速についても少し。

宇宙は膨張しています。これは地球から遠方の恒星や銀河を観測すると、遠いほどドップラー効果が強いことから、遠い星ほど速く遠ざかっていることが分かりました。こういう速度を後退速度といいます。充分遠ければ、光速を超えます。超えても構いません。空間自体の速度ですから。そして、光速を超えた後退速度の星は観測できません。もちろん、行き来もできません。超光速の星は我々とは無縁です。

ブラックホールは事象の地平面という境界があります。それより内側では超光速で物質が中心に向かって落ちていきます。でも、事象の地平面からは、何も（光すらも）出て来れません。ですので、事象の地平面の内側は、我々とは無縁です。

どうも、なぜだか超光速といった因果律を破りそうなものから、我々は守られているようです。このためか、ホーキングは「時間順序保護仮説」といった説、ペンローズは「宇宙検閲定理」といったものを提唱しています。

zakky74 · Answer

光速より速いスピードは存在しないという見解が誤っております。

光速より速いスピードは存在しないという見解は、条件によって成り立っている相対的真理でございますので、その条件を外された場合には脆くも崩れ去ってしまいます。

如何でございましょうか？

tengenseki · Answer

核外電子は原子核の周りを回っているのではなく、
とびとびのエネルギーを持って原子核の周りに場
として存在しています。ある特定の電子がある瞬間
に位置する場所を特定することはできません（測定
しようとして、例えば別の光（物質でもある）を当て
たらその衝突で電子が移動します）。従って個々の
核外電子にスピードと言った概念は当てはまりません。
なお物質の最高速度は光速ですから、核外電子の
動きが測定できるとしても光速以下です。
ブラックホールの中とか別次元の宇宙を地球上から
観察すれば別ですが。

Tacosan · Answer

「原子核のまわりを電子がまわっている」というのが古典論的な考え方であって, 量子力学ではそう考えないんじゃないかなぁ. つまり設問そのものが無意味といえる.

光速

まあ、原子核の周りの電子の喩えは不正確な情報でしょう。

光速より速いスピードは存在しないという見解が誤っております。

核外電子は原子核の周りを回っているのではなく、

「原子核のまわりを電子がまわっている」というのが古典論的な考え方であって, 量子力学ではそう考えないんじゃないかなぁ. つまり設問

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　まあ、原子核の周りの電子の喩えは不正確な情報でしょう。