水中の光速は不変ですか。

質問

水中の光の速度は秒速約24万㎞だそうです。

それはいったん、おいといて。

真空の慣性系では、光速度不変の原理が成り立ちます。すなわち、真空の光速は、光源の速度や観測者の速度によらず、一定(秒速約30万㎞)です。

話を戻します。

何光年もある巨大な水槽を宇宙に浮かべ、その中を光が進んでいるとします。水槽の外(真空)で、水槽に対して静止している観測者からみると、水槽の中の光は秒速24万㎞だと思います。

では、観測者が光が進む方向と同じ方向に(水槽に対して)秒速24万㎞で運動した場合、観測者にとって水中の光の速度は、どうなりますか。

また、
水槽が観測者から(光が進む方向と逆向きに)秒速24万㎞で遠ざかる場合、観測者にとって水中の光の速さは、どうなりますか。

回答No.3

veryyoung

水槽の系を K1、観測者の系を K0 としましょう。 K1 は k0 内で v0 で運動している。K1 にとって v1 で進む何かがある。当該例では水中の光ですが、それを特別扱いする必要はないでしょう。単に速度の加法測に従えば良いように思います。
v = ( v1 + V0 ) / ( 1 + v0 v1 / c^2 )
＞観測者が光が進む方向と同じ方向に(水槽に対して)秒速24万㎞で運動した場合
v1 = 24万、v0 = -24万　を代入し、v = 零
＞水槽が観測者から(光が進む方向と逆向きに)秒速24万㎞で遠ざかる場合
v1 = 24万、v0 = 24万　を代入し、v = 29万3千
v0、v1 を含め合成速度 v の絶対値が c を超えないような制約を受けているだけです。
検証として、古くは「フィゾーの実験」と呼ばれるものがあります。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A3%E3%82%BE%E3%83%BC%E3%81%AE%E5%AE%9F%E9%A8%93

回答No.2

chie65535

因みに。

「高速で移動すると時間の進みが遅くなる」のを「ウラシマ効果」と呼びます。

詳しくは「ウラシマ効果」で検索して下さい。

補足

＞因みに。

ちなみに、相対性理論の基本的なことは知っています。

水中の光の速さのことをお聞きしています。

回答No.1

chie65535

＞では、観測者が光が進む方向と同じ方向に(水槽に対して)秒速24万㎞で運動した場合、観測者にとって水中の光の速度は、どうなりますか。
＞水槽が観測者から(光が進む方向と逆向きに)秒速24万㎞で遠ざかる場合、観測者にとって水中の光の速さは、どうなりますか。

どちらの場合も、光の速度は変わりません。が、時間の進み方が変わります。

光速度不変とは「移動する事によって、光に近付いたり、光から遠ざかっても、それに合わせ、相対的な時間の進み方も変わるので、観測者にとっての光の（見た目の）速度は変わらない」という説です。

この説では「速度が光速に等しくなると、時間が停止する計算になってしまう」ので「物体の移動速度は光速を超えられない」事になっています。

補足

＞どちらの場合も、光の速度は変わりません。

どちらの場合も、水中の光の速度は秒速24万㎞ということですか。