光は振動するか

自然現象を理解することはとても難しい。
光とは、世界を・身の周りを支配していると見られるほど日常生活の基になっているとも言えるものでありながら、その物理的意味をどのように理解しているだろうか。
光を対象にする物理学では、必ず振動数あるは波長という概念で論じられる。
誰しも光が振動すると考えていると思う。
しかし私は光は振動などしていないと解釈する。その訳は、光はただ光速度で進行する縦波と解釈するから。
この解釈は間違っているでしょうか。

質問者からの補足コメント

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  この質問にも多くの方から御回答を頂きました。ありがとうございました。
  ベストアンサーを選べという催促も有りますが、選べずにいることを心苦しく思います。
  この光の基本的特性は周波数、振動数と言う数値でその光の性質を解釈します。その振動数(あるいは波長の波列数)と言う空間的光の広がりとしてその存在形状を認識出来る筈でしょう。空間的寸法が光にはある筈でしょう。光速度であっても、空間に実在する訳だから、空間的な広がりを認識出来ましょう。
  その時光が占める空間で振動するなら、その振動する実体が何かを尋ねている訳です。
  電気磁気学理論の電界と磁界の概念で光を解釈するのは、無理があると言う基本的視点に立っている訳です。電界も磁界も空間に実在しない人間的仮想概念であるから。
  お答え頂きながら、ベストアンサーも選べず済みません。

    補足日時：2015/09/29 12:48

No.7 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/09/17 00:35

>電線路内を光速度で伝送される電磁エネルギーは

>電線導体の中などではなく、導体近傍空間を流れるのです。
>電線はただ伝送空間を限定する設備でしかありません。

？？ 光の話から吹っ飛んでしまってますが、唐突ですね。

これはごく普通の電磁気学の結論です。電線の中は導体なので
電場がゼロになりポインティングベクトルがゼロになります。

ということなので、ここで持ち出す意味は特にないでしょう。

電磁エネルギーは電磁場の持つエネルギーという解釈が一般に
的で電磁場の相互作用としての電磁力をベースにしたエネルギーです。

電場の存在を否定すると、光のエネルギーの根拠が
失なわれてしまいますが hokaketegoo にとつて光の
エネルギーとはどのようなものなのでしょう?

場とは独立のものなのでしょうか?
その実体は何に基ずくのでしょう？

今のところhokaketegooのいうところのエネルギーの意味が
わかりません。

この回答へのお礼

ご質問有難うございます。
私が言う｢エネルギー｣とは何かとの事でしょう。それが私の一番言いたい事です。
世界はエネルギー一つで全てが成り立つと言うことです。
電力送電線路内の空間も電気エネルギーが伝送される空間で、電線はその伝播空間を規定する設備であり、電流等と言うものが電線金属内を通る訳ではありません。あくまでも空間をエネルギーが伝送されるだけなのです。電力波もエネルギーの空間伝播の縦波でしかありません。光も同じく空間のエネルギーの縦波でしかありません。エネルギーはすべて縦波伝播現象として捉えるべきです。静電界や磁石等の空間にはエネルギーの回転流があるだけです。
No.5で、エネルギーって物理的実体なんでしょうか？›とのお尋ねがありましたので、エネルギーは光も電力も同じと言う意味で電力回路を取り上げました。物理学では、エネルギーと言うとそれが空間に存在すると言う実感が無いと思います。運動エネルギーと位置エネルギーで理論を構築されているからだと思います。気体分子運動論も運動エネルギーしか見えない事からの解釈と思います。
以上追加説明させて頂きました。

お礼日時：2015/09/17 10:44

No.6 回答者： puyo3155 回答日時： 2015/09/16 19:52

電磁波は波。

その波の振動数（＝周波数）を用いて、量子化したとき、エネルギーｈνの光子とみなせるということ。つまり、物質というか現象の両面をいっているだけ。別に粒が振動しているわけではない。振動数（＝周波数）が高いと物質的な面が顕著になり、振動数が低いと波の性質が顕著になる。光が振動するって？どういいう意味でしょう。２面性を、混同しているだけに思えます。

この回答へのお礼

波の振動数(周波数)とは何でしょう。電磁波とはエネルギーの空間伝播の波でしょうから、大電力送配電の50ヘルツの商用周波数も入りましょう。光も電力波もすべて空間エネルギーの縦波の伝播現象でしかありません。光には波長はありますが、振動数と言う意味には波長と別の意味が追加されています。振動数でなくても周波数でも同じ事で、周波数と振動数は同じ意味で使われていると思います。ニュートリノの周波数とは言わないで振動数と言う表現をするようです。光の周波数と言う意味は、光の空間的な波列を表現する用語と解釈すれば、光速度で空間の長さに亘って占める訳ですから、その波を形作る波形の容は何を意味するのかと言うことです。エネルギーの縦波の波面で解釈するなら問題は無いのですが、電界とか磁界を持ち込んで光を複雑に電磁界概念で解釈するのはおかしいと言っているのです。それは現在の科学常識論・教科書の理論と異なるから納得されないかもしれませんが。
このような論議を市民や子供達が見る事で、科学の世界での曖昧さを明らかにでき、みんなの科学として理解に役立つかと思っての質問を提起しています。
科学理論への異論で、混乱を招いているかも知れませんが皆さんが論じてくださることを有り難く思います。
ありがとうございます。

お礼日時：2015/09/17 10:23

No.5 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/09/15 18:38

>どのような物理的実在かが分かりません。

物理的実在ってなんでしょう? これの定義は有りますか?

エネルギーって物理的実在なんでしょうか？ その理由は?

この回答へのお礼

ありがとうございます。
物理的実在かが・・>はNo.1の解答へのお礼の言葉の中で述べたことのようです。
マックスウエル電磁場方程式の電界、磁界が空間エネルギー(実在量)の一面から見た仮想的概念でしかない。その解釈で光を捉えるなら、光のエネルギーがどのように空間に存在すると考えるかと言うことで、実在的空間描像を問う意味です。光は一つ一つ空間を伝播する｢エネルギー｣の塊と解釈すべきと考えます。エネルギーを運動エネルギーと位置エネルギーでのみ解釈する訳ではないでしょうから、失礼ながら、他に空間に実在するエネルギーにどんなものを認識なさいますかと言う意味でもあります。
一つ電磁界のエネルギーと言うことで、考えている事は、電線路内を光速度で伝送される電磁エネルギーは電線導体の中などではなく、導体近傍空間を流れるのです。電線はただ伝送空間を限定する設備でしかありません。電流(電子)とかが電線内部を流れる訳ではありません。
よろしくご理解頂ければ有り難いことです。

お礼日時：2015/09/15 20:17

No.4 回答者： uen_sap 回答日時： 2015/09/15 16:15

横波。

縦波ではない。

この回答へのお礼

エネルギー波は横に振動しません。
ありがとうございました。

お礼日時：2015/09/15 16:36

No.3 回答者： fxq11011 回答日時： 2015/09/15 15:36

＞誰しも光が振動すると考えていると思う。

そうですかー？。
光は波とは思っていましたが、振動する、とは思ったことないんですけど。
もちろん光は振動などしていないですよ、今に始まったことでも・・・・という気もしますが。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
確かに光は波です。しかし、振動数を光の特性を解釈する基本に据えています。プランクの理論での、hν[J]等の振動数もそうです。エネルギーの縦波なら振動はしません。光子、光量子が振動しているかの表現で解釈されていますので、その曖昧さを質さなければとの意味で意見をお尋ねいたしました。ご指摘のように、振動等していないと解釈されていれば問題ないのです。しかし一般の人はそのようには理解していないと思います。何しろ量子力学論の基本で、光に固有の周波数(振動数)が重要な概念となっています。光の波長は光の一つの単位を成し、その連続波動の列が観測上の周波数、振動数と認識される訳です。光の基本量には周波数もない筈です。多くの波列で観測するから、周波数、振動数として観測されるだけの筈です。光放射体の物理的特性で放射光の波長、放射周期が決まる筈です。
その意味で振動数(周波数)は無いと考えます。波長はあります。観測には周波数で観測する以外手段がありまあせん。
ありがとうございました。

お礼日時：2015/09/15 17:02

No.2 回答者： Saturn5 回答日時： 2015/09/14 10:47

偏光板で振動方向を選択できますので、少なくとも横波です。

縦波の性質を否定するものではありません。

この回答へのお礼

重ねてご回答有難うございます。
おっしゃる通りです。偏光板との関係で、光のエネルギー分布面が横に方向性を持っていることは間違いないでしょう。電灯の放射光でも、波面では強度分布を成していますから当然のことです。光の波面のエネルギー密度は伝播進行方向に対して、横方向に差を持つでしょうから、それが偏光板の結晶格子構造との関係で、通過、非通過の選別機能を発揮するのが観測できる訳でしょうから。それは横に振動する物理的実体がある訳ではないでしょう。だから横に振動する様な事は無いと解釈します。単純な解釈です。
ありがとうございました。

お礼日時：2015/09/14 12:18

No.1 回答者： spring135 回答日時： 2015/09/14 10:03

>光速度で進行する縦波

1.波と振動を使い分けているようなので、各々に対する質問者としての定義を与えてください。

2.光（電磁波）は横波であることは物理の教科書に必ず書いてあります。確認してください。

この回答へのお礼

早速のお尋ねとお話有難うございます。
１．「光速度で進行する縦波」と言う表現で、波と振動の使い分けについて。
｢波｣の定義。空間には空気、水、金属剛体あるいは地球などすべての空間を占める物が考えられる。その中を伝播する現象は波と考えて良いでしょう。光に関しては、真空、空気、液体あるいはガラス（そして電線路内の電気エネルギーも含めるか)などの空間を伝播する現象を波の現象と考えます。
『振動』の定義。太鼓の膜面、ギターの弦などは触れても確かに振動しているのが解るから、振動現象と言えよう。また間違えて考える易い水面波があります。水面波は波の代表的学習題材になっていますが、表面的には確かに波の伝播方向に対して横、上下振動しているのが見えます。そこに一つ問題があるのです。その解釈は自然現象の理解には間違いと言いたい。水の伝播現象は表面より水中にその波の本質が隠されているのです。少し光と違う話になりましたが、振動の解釈の例として取り上げました。
さて、光の振動と言う『振動』は光のエネルギーがただ光速度で縦に進行するだけで、横に振動する横波と言う実体は無い筈です。丁度音声信号エネルギーが空気中を横に振動する実体など無く、ただ空気の縦の粗密波・エネルギー密度波として伝播する現象と似たエネルギーの縦波が光（伝播媒体は不要）と考えます。
2.おっしゃる通りです。電磁波（光）が電界と磁界の直交した横波で教科書は解説されています。それがマックスウエルの電磁場方程式の基本ですから。しかしその解釈では光がどのような物理的実在かが分かりません。基本的には、電界（電荷）あるいは磁界（電流）と言う概念が、エネルギー波の一面をそれぞれの仮想的解釈から捉えた論法でしかないのです。伝えたい電磁界の姿があるのですが、またの機会とします。
以上ですが、よろしく願います。

お礼日時：2015/09/14 11:15