光速度はどういう状態からみても常に一定である、というのがイメージできません。数式等だと理解ができる(正確にはできた。もう忘れてしまいました・・・。)のですが、イメージで考えると、どうしても理解不能です。誰か、分かりやすく、普通のイメージで説明してください。よろしくお願いします。

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A 回答 (25件中21~25件)

媒体の話がでていましたので、余談ではありますが、1つ追加します。



最近イーサネット(Ethernet)という言葉を良く聞きますが、光を伝える媒体があるとしてエーテル(Ether)と言われていました。エーテルは光を伝えますが(本当は空間そのものが媒体だそうです)、イーサネットは情報を伝えます。

このように、同じEther(ドイツ語読みでエーテル)を使用しているのは発案者も質問者のような疑問があったのでしょうか?

この回答への補足

光の媒体をエーテルと言われていたのは知っていましたが、イーサネットというのは初めて聞きました。情報を伝えるですか。量子論的なことになるんでしょうか?

補足日時:2001/05/16 12:12
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この質問は、光速度不変そのものを説明してほしいということでしょうか?



>数式等だと理解ができるのですが、
とありますが、光速度不変そのものは数式では理解できません。
ご質問のタイトルにもあるようにこれは原理です。
したがって、誰が見ても一定ということが普通でないと感じるなら
(日常で経験できないので誰もがそうだと思いますが)
普通のイメージで説明するのは不可能です。
根本にある原理が非日常であったというだけです。
今では光速度は定義となっており、真空中で
 c=299792458(m/s)
となっています。定義ですから誤差はありません。

hiropiro さんが理解されたというのは
光速度不変の原理によって生じる様々な現象(時間の遅れなど)ではないでしょうか?
もし、そのような現象の普通のイメージでの説明を求めておられるなら、
そちらの方はなんとか説明できるかもしれません。
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この回答へのお礼

光速度不変を受け入れて、色々勉強して(あまりしてませんが・・・)時間の遅れ、質量の変化等を理解したので、「光速度不変を数式で理解した」と書いてしまいました。ちょっと違いましたね。すいません。
やっぱりイメージで理解するのは無理なんでしょうか。
それと、光速度は定義であるとおっしゃられていますが、そうなんですか?私はずっと測定結果だと思っていたのですが。定義ならばそれはどのように決めたのでしょうか。またまた質問で申し訳ないです。

お礼日時:2001/05/16 12:08

光は波と考えることが出来ますので、(実際電場と磁場を伝搬する波で記述できます)


その媒体(ここでは電場と磁場)の性質としてその伝搬速度が決まっていると言う解釈はどうですか。

たとえば、音はその媒体によってその速度が決まっています。
この場合密度や温度などに影響されますが、光の場合その媒体が変化しないために一定に決まっている。
音の場合は運動している物から放射されても音速で進んでいくために、ドップラー効果などが生じます。
光の場合は、ローレンツ収縮や質量の変化がそれに係わってきます。
(ただ音の場合は超音速が許されるので、難しくなりますが、音自体の速度は変わりません。光で同じ効果はチェレンコフ光があります)
つまりこの世界がそうなっているから、この世界の根本の場を光の場合は媒介するので、
どこから見ての同じ速度を持っていると考えてはどうでしょうか。
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この回答へのお礼

>その媒体(ここでは電場と磁場)の性質としてその伝搬速度が決まっている
>この世界の根本の場を光の場合は媒介するので同じ速度をもっている
ということでは、光が一定の速度を持っているということがわかるのですが、どの系からみても一定に見えるというのが、いまいちよく分かりません。私がローレンツ収縮を良く理解していないためかもしれませんが。実際に私が勉強した時も、理解がちょっとあやふやで、今となれば忘れてしまって・・・。
有り難うございました。

お礼日時:2001/05/16 11:59

数式だと「ああ、そうか」と思っても普通のイメージで考えるのが難しい事って多いですよね。

特殊・一般の相対性理論はその一つかと。

たとえばこんなのはどうでしょう。速度には上限があり、それが真空中の光の速度であるというのは。

列車の速度が線路脇に止まっている人から見れば60km/h。列車と反対に40km/hで走っている自動車からみれば60+40=100km/h

ところがこの速度の足し算は光速で壁にぶちあたる。ものの速度はそれ以上速くなれない(なぜそうなっているかは知らないけど)そこで列車を光におきかえると

30万km/sec+40km/h=30万km/sec

であるから誰からみても光の速度は一定になってしまうのであった。

この説明だと光と同じ方向に走っている自動車から観測した場合の説明がおかしくなるのはご勘弁。

P.S.今は一般相対性理論をイメージで説明できないかと四苦八苦しています。

参考URL:http://member.nifty.ne.jp/GOtsubo/contents/scien …
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この回答へのお礼

速度には上限がある・・・ですか。う~ん、でもそれだと、なぜ上限があるのかという疑問が残ります。また、最後におっしゃられている、同じ方向の場合はちょっと厳しいですね。
どうも有り難うございました。

お礼日時:2001/05/16 11:44

今晩は!昔物理をかじった一人です。



あの有名なマイケルソンとモーレの実験の結果(光速が観測者により変化しないということです)をどのように説明するかということだろうと思います。アインシュタインは光速一定と考え、ローレンツは進行方向に物体が縮むと考えました。いわゆるローレンツ収縮ですね。

 どのように考えると物理現象がより簡単説明できるかです。アインシュタインはそれで大成功を収めました。いまは、光速が一定と考えている人が殆どでしょう?

 マイケルソン―モーレの実験結果は疑いようがないでしょうから、この原点に戻って考えて見られたらいかがでしょう? 夢をめぐらし面白いことが分かるかも知れません。
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この回答へのお礼

物理は基本的には、現象を矛盾なく説明できれば、その理論は正しいとする、と思いますが、光速度不変の原理は、実験的に示されているので、いろいろな考え方がある、というよりも、やはり事実は1つであるきがしてやみません。うーん、どうなんでしょうか。ご回答有り難うございました。また、いろいろ考えてみます。

お礼日時:2001/05/16 11:37

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Q光の慣性系での「光速度不変の原理」は成り立つか?

前にも質問しましたが、私の質問が悪かった為、慣性系が光速度以下のご説明も多く、
本当に知りたい事だけ、お答え頂きたくて改めて質問させて頂くことにしました。

(質問)
2つの光が、同方向に進んでいた場合に、片方から、他方の光を見たとき
「光速度不変の原理」は成り立ち、他方の光は30万キロ/秒で進んでいくので
しょうか?
「光速度不変の原理」はどのような慣性系でも成り立つと言っているので。


※ご回答対象者として、以下の方限定でお願い致します。

・「光速度不変の原理」を肯定してる方。(当原理を否定してる方は回答しないでください)
・「・・だと思う」「・・ではないだろうか」「・・かな」ではなく、ハッキリと回答を分かってる方のみ。

Aベストアンサー

ハッキリと回答を分かってる方のみ

 そんなの無理な話です。光速度不変の原理」は成り立つかとうかは判ってません。

 だだ、それを否定できる証拠はまだ見つかってないだけの話で、現時点は、光速度不変の原理否定する根拠はありません。ただのそれだけです

 また、強力な重力場でどうなるのか?(ブラックホールに落ち込んだ光)まだ判ってないです。


 「光速度不変の原理」はどのような慣性系でも成り立たつのか、


  誰も判りません。まだ証明されてません。 



  でも2つの光が、同方向に進に進むのは不可能

  厳密に同じ方向に出しても(仮に出せたとしても)、時間軸上で同じ重力を受けている訳では無いので次第に違う経路を進んで行くこととなります。


 さて
 2つの光が、同方向に進んでいた場合に、片方から、他方の光を見たとき
「光速度不変の原理」は成り立ち、他方の光は30万キロ/秒で進んでいくので
しょうか?


  理論的上では、 

  時間軸が普通の人間には理解できないので・・・光のスピードになれば時間が止まっている事となる・・・したがってて・・・、片方から、他方の光は見ることはできません。

 見えないが正解



 



 
   


 

ハッキリと回答を分かってる方のみ

 そんなの無理な話です。光速度不変の原理」は成り立つかとうかは判ってません。

 だだ、それを否定できる証拠はまだ見つかってないだけの話で、現時点は、光速度不変の原理否定する根拠はありません。ただのそれだけです

 また、強力な重力場でどうなるのか?(ブラックホールに落ち込んだ光)まだ判ってないです。


 「光速度不変の原理」はどのような慣性系でも成り立たつのか、


  誰も判りません。まだ証明されてません。 



  でも2つの光が、同方向に進...続きを読む

Q光時計を、光速度で移動させると、ガンマの数式は成立しない。

光時計を、光速度で移動させると、ガンマの数式は成立しない。
また、光時計は、静止状態でも、直進の上下運動だけであり、ガンマの数式は成立しない。

ローレンツ変換のガンマの数式に、意味など無い。

ガンマの数式とは、光時計の思考実験から言われているが??
では、右に移動する、光時計を乗せた、列車を、光の速度で移動する列車で、思考すると、斜め上に進む光の距離が、時計だか?移動距離よりも長くなるから、云々云々などと言う、ガンマの数式に意味など無い。

時計を乗せた列車を、光の速度で移動させれば、①斜め上に進む距離と、②時計の長さと、③列車の移動距離は、同じ距離となり、ガンマの数式は、まったく、意味をなさなくなる。

もう一度言います。

時計を移動させる列車を、光の速度で移動させる思考実験に替えると、ガンマの数式が意味が無くなるのであるから、ローレンツ変換の数式もまた、意味など無くなる。

①ユーチューブによる、ローレンツ変換の、光時計の思考実験
https://www.youtube.com/watch?v=v0GtoD4BE-A&list=PLG6Gh4-8SD_bsyJqd...

。。

② 私の、gooブログ
ローレンツ変換の、光時計の思考実験とは、根本的に誤り。。図解説明 ~追伸① 追伸②

http://blog.goo.ne.jp/gyakutennzizou


質問です。

さて、これを読んだ皆さんは、どう?思いますか??

私の主張は、トンデモですか??



。。。。

。。。。

ただし、

この、ヤフー知恵袋で。。。。


↓ 下記の人物は、私のブログを読むな。


この、私のブログを読むな。読んでは、ならない人物を、公表します。

この質問に回答するな。

この質問内容に関して、質問もするな。

私に係わるな。

私は、君に知って欲しい事など何も無い。

当然に、教えて欲しい事も、何も無い。

もう一度、言う。

私に係わるな。って事です。


私のブログを、ヤフー知恵袋で、下記のIDを利用している、同一人物である、卑怯者は、読むな。。

① < puraibeito_00 >

http://chiebukuro.yahoo.co.jp/my/myspace_ansdetail.php?writer=purai...


② <mekomoekon>

http://chiebukuro.yahoo.co.jp/my/myspace_quedetail.php?writer=mekom...


↑ ワカリマシタカ?

同一人物のクセに、同一人物で無い、などと言い張る、卑怯者


。。。。。
。。。。。



補足

右に移動させるべく、時計は、静止時にはI字形に片道1秒で上下して、三角形は作れない。

静止時では、ガンマの数式は、成立しない。

。。

さて、右に移動させる時計を、光の速度で移動させると、これまた、三角形は作れない。

三角形が出来た時、下から上に直進した光時計の光は、時計の天井にぶつかり、下へ向かって、反射している。

その反射の距離と、三角形で、斜め上に伸びた光の距離は、同等である。

ゆえに、光の速度でも、ガンマの数式は、成立しない。と主張している。

静止時でも、速度の限界の、光の速度でも、ガンマの数式は、成立しない。

中途半端な時だけ通用する理論など、あろう訳が無い。

まあ~~、
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ガンマの数式を否定する事で、ローレンツ変換の否定は出来た、と考えている。


さて、これ、読んだ読者の皆様に質問です。

このような主張をする、私は、どの程度のトンデモですか??

教えて下さい。~(σ≧▽≦)σ

光時計を、光速度で移動させると、ガンマの数式は成立しない。
また、光時計は、静止状態でも、直進の上下運動だけであり、ガンマの数式は成立しない。

ローレンツ変換のガンマの数式に、意味など無い。

ガンマの数式とは、光時計の思考実験から言われているが??
では、右に移動する、光時計を乗せた、列車を、光の速度で移動する列車で、思考すると、斜め上に進む光の距離が、時計だか?移動距離よりも長くなるから、云々云々などと言う、ガンマの数式に意味など無い。

時計を乗せた列車を、光の速...続きを読む

Aベストアンサー

学会に論文出せばいい。
結果を教えてくださいね(^^)

Q光速度不変の原理は正しいの?

以前にも質問させていただいたのですが、光速度不変の原理のうち、特に「観測者が移動しても相対的な光速は不変である」点についてよく理解が出来ません。

例えば、2台のロケットが平行に時速30万キロ(光速)で移動していたとします。
この2台のロケットは同じ速度で同じ方向に進んでいるのですから、どこまで行っても並行していますよね?
つまり相手のロケットの相対的な速度は時速0キロですよね?

でも光速度不変の原理によれば、ロケットの中から見た相手のロケットの相対速度は時速30万キロでなくてはならなくなります。
矛盾していませんか?

Aベストアンサー

なっとくする相対性理論、松田卓也、二間瀬敏史著、講談社、を読むと良いですよ。私もこのサイトで教わって、今、読んでいるところです。数式を使っていますが、素人の私でも、何とか読みこなせそうです。まだ2/3くらいしか読み進んでいませんが、特に、ご質問の、特殊相対性理論の話は、いろいろな人が、疑問に思っている具体例をあげて、とても分かりやすく、説明しています。早くこの本に出会えばよかったのにと、思っています。

Q光速はいつも一定て本当?

アインシュタインの相対性理論では
光速は一定の値であると言われています。

しかし、光の屈折現象では、光の速度が変化する様に思い ますが。
たとえば、空気中からガラスへ光が入射した場合
 空気中の光の速度より、ガラス中の光の速度の方が
 速くなっているように思いますが?
 

Aベストアンサー

光速は真空中は自然基礎定数にもなっていますが、2.998×10の8乗m/secです。真空中以外では、全て遅く(小さく)なります。真空中の速度と他の媒体中での光の速度の比を屈折率といいます。

屈折率=真空中の光の速度/他の媒質中の光の速度

ですので、光速は場所によって速度は違います。でも、それは真空中の値より常に小さいのです。

アインシュタインの相対性理論は、どんな物質も光速よりも早く動くことはできない。という事が基礎になっています。単に「光速が一定の値である。」と言っているのでないので、注意が必要なところですね。同じ空間(時空間ではありません)では、どんな観測者からも光の速度は同じに見える。という事実から導き出された理論です。一般相対性理論は難しいですよね。

Q光速度不変の原理を使わずローレンツ変換を求む

光速度不変の原理を使わずローレンツ変換が導けるという記述をみかけます。たとえば「アインシュタイン特殊相対論を横取りする」ジャン・ラデック。

実際の計算がないので、この内容の書籍やサイトをご存じ方がおられましたらご教示下さい。

Aベストアンサー

安孫子 誠也,
「光速度不変の原理」は不必要か? : J.ラディック『アインシュタイン,特殊相対論を横取りする』批判(講義室),
大学の物理教育 pp.130-136 20061115

http://ci.nii.ac.jp/naid/110004852032

【本文を読む/探す】の欄にある
「[CiNii PDF] 国立情報学研究所 CiNii 本文PDF」
をクリックすると論文の本文がPDFで読めます。

Q 光速についてご質問します。観測者からの光の速度は不変ですね。仮に光速

 光速についてご質問します。観測者からの光の速度は不変ですね。仮に光速の99%で移動する宇宙船aとそれを外から見ている観測者bとします。aの船内から前方へライトを付けました。ライトが船内の前方へ到達する時間をkとします。とすると観測者bから見た到達時間はkより多くかからなければなりませよね。光速の99%なんで、到達するのがスローに見えるのでしょうか?
 光速は超えられないのですが、仮に光速で移動したとすると観測者は前方に到達することを確認できません。だから光速を超えることはできないということですか?また、宇宙船内の光は速度cで進みます。とすると宇宙船a内のライトは宇宙船にとっては観測者bに対して(1+99/100)cとなり、宇宙船にとっての観測者に対するライトの速さは光速を超えてしまうのですか?うまく表現できませんが、どこに間違いが有るのか教えてください。

Aベストアンサー

>ライトが船内の前方へ到達する時間をkとします。とすると観測者bから見た到達時間はkより多くかからなければなりませよね。
はい。

>光速の99%なんで、到達するのがスローに見えるのでしょうか?
観測者bから見ても光はcで進みます。
宇宙船の前方は光から逃げる形になるわけで、光が追いつくのに時間がかかる、というだけの事です。

>光速は超えられないのですが、仮に光速で移動したとすると観測者は前方に到達することを確認できません。だから光速を超えることはできないということですか?
いいえ。
相対論に基づいて光速を超えられないと解釈されているのは、もしそれができたとすると、因果律が破れるからです。


>また、宇宙船内の光は速度cで進みます。とすると宇宙船a内のライトは宇宙船にとっては観測者bに対して(1+99/100)cとなり、宇宙船にとっての観測者に対するライトの速さは光速を超えてしまうのですか?
はい、「観測者aから見た,光の速度と観測者bの速度の差」はcを超えます。
しかし、それは
「観測者aから見た,光の速度(と観測者aの速度の差)」
「観測者bから見た,光の速度(と観測者bの速度の差)」
のいずれとも異なりますので、光速度不変の原理と矛盾するものではありません。

>ライトが船内の前方へ到達する時間をkとします。とすると観測者bから見た到達時間はkより多くかからなければなりませよね。
はい。

>光速の99%なんで、到達するのがスローに見えるのでしょうか?
観測者bから見ても光はcで進みます。
宇宙船の前方は光から逃げる形になるわけで、光が追いつくのに時間がかかる、というだけの事です。

>光速は超えられないのですが、仮に光速で移動したとすると観測者は前方に到達することを確認できません。だから光速を超えることはできないということですか?
いいえ。...続きを読む

Q光速度不変の原理に思うこと

こんにちは。
今まで自分は「なぜ光速はどの立場から見ても不変なのか?」を疑問に思ってましたが
原理という点に気付いて、原理というのは
物事を成り立たせている根本的な法則だから
原理に対して、理由はないし説明することは出来ません。
なぜ水は冷たいのか?だってなぜなぜ理論を追求し続ければ、これ以上は説明できない原理に行き着くはずです。

だから光速度不変の原理も理由はわからないし、説明はできないでOKでしょうか?

Aベストアンサー

 相対性原理から電磁場方程式は観測者に対して不変になり、それゆえ光速度不変になる、と言う事はできます。
 特殊相対性理論で、相対性原理と光速度不変の原理の2つを立てるのは、特殊相対論の文脈ではふつう、電磁場方程式を持ち出さないからです。
 相対性原理を一般化したものが、ゲージ不変性だと言っても良いと思いますが、結局、

  ゲージ不変性→相対性原理→光速度不変

という原理の系列(左ほど基本的)が得られるだけで、ゲージ不変性が何故成り立つかは、やっぱり現状ではわかりません。物理はこういう、先の見えない原理さがしを、400年以上やって来たというのが実情です。
 最近、光速度は不変でないかも知れない、という話も(少しだけ)出てますので、新基本原理がそう遠くない将来に出るかも知れませんね^^。

 最後に、超弦理論について一言だけ。
 超弦理論は究極どころか、たんなる数学的仮定の寄せ集めであり、物理理論の態すら成していないのではないか?、という認識が近年、物理学者の間に広まりつつあります。超弦理論は、究極の「芽」は持っていそうだし、大きな物理的価値も持っているけれどもです。つまり未完成過ぎるというわけです。そして一般化のし過ぎで、完成しない恐れさえあると懸念されています。その急先鋒は、リー・スモーリンです。この人は、非常に地道で正統的な理論物理学者です。自分は、この人を信じます。

 相対性原理から電磁場方程式は観測者に対して不変になり、それゆえ光速度不変になる、と言う事はできます。
 特殊相対性理論で、相対性原理と光速度不変の原理の2つを立てるのは、特殊相対論の文脈ではふつう、電磁場方程式を持ち出さないからです。
 相対性原理を一般化したものが、ゲージ不変性だと言っても良いと思いますが、結局、

  ゲージ不変性→相対性原理→光速度不変

という原理の系列(左ほど基本的)が得られるだけで、ゲージ不変性が何故成り立つかは、やっぱり現状ではわかりません。物...続きを読む

Q光速の50% + 光速の60% = ?

光速の50%の速度で走る電車から光速の60%の速度で進行方向にボールを投げると、このボールはどんな速度になるのでしょうか?

・電車に乗っている人から見た場合
ボールは光速の60%で飛んでいく

・地上にいる人から見た場合
ボールが光速を超えることはできないので、光速で飛んでいく?

しかし、質量を持った物体が光速を超えるのはもちろん光速に達することも出来ないので、そもそも電車からは光速の50%未満の速度のボールしか投げられない?

Aベストアンサー

電車の中で見ると光速度の60%
質量は光速度の60%に相当する質量

地上から見ると光速度
質量は光速度に相当する質量

二つの系が存在するのです
物体の速度が光速度に達しているのは電車の中で加速されたのです
地上からこの物体を見ることは出来ないのです

Q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。

A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。

Q光速の船の上で、光速の弾丸を射出すると…???

光速の船の上で、光速の弾丸を射出すると、外からの観測者には弾丸は光速を上回って見えると思うんですが、なぜそうならないのでしょうか?

あと、船と弾丸は光速付近で動いているということでお願いします。


なんで、光速って不変なんすかねぇ……。

Aベストアンサー

「光速は越えられない」と言う大前提(これを疑うと話が
面倒になりますが)を崩さないために。

「だったら、高速で移動中の物体に流れる時間が遅く
なれば、物体から見て光速^2でも、外から見たら光速
になれるんじゃ?」というのが相対性理論です。

すなわち、「光速で移動中の物体は時間が経過しない」
と言えるわけで、実験でも「どうも実際にそれっぽい」と
言うことが確かめられています。

まあ、人間、時間が物体によって可変ってのはイメージ
しづらいですけどね・・・。


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