真空は実在しますか？ 理想概念ですか？

質問

真空中の高速は３０万Ｋｍ／秒（弱）ということですが
これは真空が実在しうることを仮定しているのですか？
それとも、何かの予測値ですか？　真空に近い状況は作れても、あくまで近似なのではないのでしょうか？
　物理界は極限状態では特異な性質を有する場合が多々あり、「真空」とは単なる、理想概念であれば、光の伝播速
度の最大値が３０万Ｋｍ／秒（弱）というのも理想概念に
なります。　どう考えたらいいでしょう？

回答No.4

kenojisan · ベストアンサー

既にみなさんが回答されているとおりで、30万km/secの光速は理論値ではなくて実験値です。また、理想真空が存在しなくても、真空度と光速の関係を実験的に測定すれば、理想真空の極限での光速の値を外挿して求めることは可能です。
　ただ、質問者さんがおっしゃるように、物理においては時に極限状態ではそのような外挿の値から大きく離れた特異現象が生じることも有ります。例えば、金属の抵抗値を温度を下げて測定するとほぼ温度に比例して下がって行くのですが、極低温では不連続にゼロとなる（超伝導）ものや、逆に上昇するもの（近藤効果やアンダーソン局在）などがそうです。ひょっとしたら、極限的な真空では現在の実験値から大きく離れた光速が測定されるかも知れませんね。残念ながら現在の真空技術では、密度の低い宇宙空間を越える真空到達は困難なので、実験的な検証はまだ出来ませんが。もし、そのような特異現象が発見されれば既存の物理理論では説明出来ないので、新たな物理理論が誕生するかも知れません。

お礼

有難うございました。

補足

やっぱり、思った通りですね。　最近ひょんなことから
量子力学と統一場（一般相対性理論）とをツイスターなる
多次元複素数で記述した、超微小平面の多次元空間におけるフィードバック場の理論（英国数学者ロジャー・ベンローズ博士）と同じことを考えはじめていることに気がついたのです。
　最近、超弦理論やツイスター理論から遠く離れていましたが―といっても単なる趣味なのですが―何だかこれら理論物理学とは全然別の現実的な工学（コンピュータ）上の
光情報（映像、画像、ホログラム等）の最適処理（演算量の極小化）アルゴリズムにチャレンジしていて「光の本質とは何ぞや」ということを探究する必要が生じました。
　近年の超弦理論はどうなったか気になっています。　ご回答のおかげで、やや場違いながら、光速の新たな観測方法など考えてみたいと思いました。　大変面白そうです。
マイケルソン等約数多く存在しますが・・・・何か他に光の速度の測定方法がありえる筈ですが、どうもそう言う事が出来るということは新たな理論物理学を創始することのようです。　大変そうですが、もうすぐ誰かやってくれるのかも？

回答No.3

nano_cat

「真円」ちゅうのも存在せーへんで。
「真の長さ１ｃｍの線分」も存在しない。

お礼

有難うございました。

回答No.2

tomtom_

物理学者ならこう答えると思うのですが，真空はあくまで近似と思って良いです．でもそれは，ニュートン力学が相対論の近似で，相対論も量子論も真の神の理論の近似と考える範囲です．つまり，科学者が考える近似ですが，真実と考えても何ら困ることはありません．

ただし，光速が約秒速30万キロメートルというのは，測定値です．理想値との差は統計的な誤差の範囲であり，統計的な誤差の範囲で完璧な真空のエリアで測定した統計的な誤差の範囲で概念ではなく正しい値です．理想概念ではありません．

数式上，理論的には理想的な条件での光速を計算することができます．ただしそれを計算するためには，同じように統計的な誤差の範囲内で真値とされている他の物理量の値から計算することになり，結局理論値とはいえ他の測定値に依存することになります．

真空の定義によるというのは一理あるのですが，別な側面である測定の限界について書いてみました．

お礼

有難うございました。

回答No.1

invisibleman

質問者さんが、どの程度の回答を欲しているか分からないので、さしさわりの無い範囲で回答します。
まず、質問者さんの言っている「真空」の定義は、どこにあるのでしょうか？例えば、一般的に言われている宇宙を「真空」と捉えるかどうかです。
　一般的に地表大気密度を１とした場合、成層圏では1/100、中間圏では1/10000、熱圏では1/1000000もっと離れると「１０の－１４乗分の１」と言われています。JISのある１つの真空の定義では、「大気圧より低い圧力の気体で満たされている特定の空間の状態」という記述があります。おそらく質問者さんが考えている「真空」はJISの定義よりもっと密度が低いと想像します。まず、真空の定義をどうするかが問題になると思います。
　次に光の速さについては、代表的なところで、「マイケルソンとモーレーの実験」を調べてみると良いかもしれません。光の速度については理想概念ではなく、測定値と考えて良いと思います。ただし、速度の数値は厳密に言えば、条件で変わります。量子理論まで取り込み考えるなら、現在は、「光の速度＝一定でない」となると思います。この話は、「アラン・アスペの実験」、「ハンス・クラインボッペンの実験」が参考になると思います。

お礼

有難うございました。