光の正体ってなに？？？

質問

はじめまして。ほんと～に一般人（以下）なのでバカバカしいと思われてもしょうがないと思ってます（自分なんかがが物理学のとこに投稿する事さえも失礼かなぁ？って思ってます）すっごい漠然とした質問となってしまいますが「光」ってなんなのでしょうか？？僕の知ってる事として・・・速度がある（だとしたらその動力源ってなんだろう？物なら誰かが押したりして動きますよね。けど光って押せないと思うし（苦笑））重力の影響を受けるって事は重さがある？けど風が吹いて光が曲がるって事はないですよね？？？　あぁ～～全然わかりません！！どなたかこんなバカな私に答えと言うか、考え方だけでも教えてください。宜しくお願いします。

回答No.5

noname#1499 · ベストアンサー

一般相対論によると質量がある物体のまわりの空間は歪みます。光はその歪んだ空間上に沿って進むので重力を受けたように進むと考えられるそうです。ミカンのネットを用意してミカンをひとつ置いてみましょう。そうすると、ネットはミカンの重みで沈みますよね。ミカンを重たい天体（太陽とか）、ネットをその周りの空間と考えるとちょうどうまく対応します。光はもともとネット上を直進しますが、このミカンによってネット自体が曲がっているので光は曲がってしまいます。

簡単に言うと（20世紀の天才らによってやっとわかったことなのですが）、光は速度がどの人から見てもＣ（約秒速３０万k/m）で質量がない実体（素粒子）ととらえられているようですね。これらは、光がもっている性質と考えた方が納得しやすいのではないのでしょうか？

風などを受けて物が動くのは、その物体に質量があって力を受けるからであって、それは古典的なニュートン力学の話になります。光は質量自体がそもそもないので、f=maという単純な式（ｆ：物体が受ける力、ｍ：物体の質量、a：その加速度）がそもそもm=０で意味を成さなくなっていますよね。この意味で、光を考えるときは古典力学を脱却して考えないと駄目だなぁ、ということはなんとなく分かってもらえるかも知れません。

学問的には、
「古典力学の波動→電磁気学→特殊相対論→量子力学→一般相対論→場の量子論・素粒子論」、と辿って行ってもらうとよいのですが、、とても大変で時間が掛かりますね、実際。。アインシュタインが相対論の考えに辿り着いたのは光に関してずっと幼い頃から考えていたからと自ら言っているので、深く懐疑的に考えてみることは良いことだと思います。

お礼

回答していただき有難うございます！！　
ちょっと理解できた気がします！（あくまでも「気」）詳しく説明するのも大変ですが、私レベルに解説するのはもっと難しい事だと思います、、すいません（^_^;;
学問的な順序を教えて頂いたのはかなり有り難いです！！これはマジでメモをしとこうと思います（笑）　短い間に多数の回答を頂いて非常に嬉しいです！
ps・・・＞幼い頃から考えていた・・・　　　僕は既に成人してしまっております（笑）　　けどホントみんな凄いですね、、どうしてこういう事が理解できるのだろう、、羨ましいですね、、スポーツ選手や芸能人に憧れるように、最近はこういう事が理解できたり、研究する人たちに憧れてしまいます（^_^;; 　　みなさん回答ありがとうございました！！！

回答No.4

keronyan

光に関しては非常に奥が深いです。たぶんこの世界がどのように構成されているかに係わっているからでしょう。

光は電磁波で有り、その周波数が有る範囲の物を光（可視光線）と呼んでいます。そう言う意味では波です。
まず波として考えていくと、光は電場と磁場の変化が続く波になっています。
水面の波が、何か物質が伝わっていっているわけでなく、単に上下運動のエネルギーが伝わっていっていると考えると同様に考えられます。
しかし、波を伝える現状媒体は電場と磁場と言うことになっており真空中でも伝わります。ある意味空間自体が振動して伝わると言っても良いかもしれない。
光も波も必ず媒体の空間をまっすぐ進む、言い換えると2点間の最短距離を進むと言うことなので、空間自体が曲がっていると光もそれに沿って最短距離を進むので曲がったように観測されます。
空間を曲がるのは重力、電磁力などの相互作用と呼ばれる状態が空間に働いている場合です。

音速が空気の状態で決まるように、光速は空間によって決まっていて、この世界ではcと言う定数で表せます。

質量はなくエネルギーだけと言うことになりますが、エネルギーと質量は同等の物なので、変換することも出来ます。
電磁気力も真空中を伝わる力ですが、光を介して力を働かせていると言われます。このときの光は仮想的な物になりますが。

物理現象の根幹に係わるような話題なので、端的に説明できないですね。

お礼

回答して頂き有難うございます！！光はやっぱり凄いですね、、っていうか光がこの世界の全て（？）かと思えてきました（^_^;; 　昔の人が太陽の事をお天道様と言って神様扱いしてたのがよくわかります、　けど物理学とか科学の世界では　神様　って表現するのはよくないんでしたっけ？そうでしたらすいません！（ほんとうに一般人（以下）なもんで・・・（^_^;; 　けど、この事に関しても非常に興味が涌いて来ます、、科学者さんとかはそういう「神」って存在をどういう風に捕らえてるのかって、、、けどこんな話しはここでするべき内容ではないと思いますのでやめます（^_^;; 　　また質問するような事があれば宜しくお願いしますね！

回答No.3

maxima

物理の世界でも本当は、確固たる解明はされていないらしいですよ。最近では、相対性理論と合わない観測結果でないかと疑われる事例も発見されているらしく、日々揺れ動いているそうです。
　で、実用上扱いやすいように定説（あくまでも切です）を決めて物事を前に進めているそうです。
　私たち一般人の理解としては、特徴を持ったエネルギーと捉えておけばよいようです。特徴は先の方たちも書いておりましたように、波動の性質（一般には、極限に近い周波数の電磁波）と素粒子の性質（一般には、極大の動エネルギー）を併せ持つことになっています。
　波動というのは、高校ぐらいまでで習った物理にでてくる概念だと、光や素粒子に関わるエネルギー伝搬を理解するのは難しいです。
　光が重力で曲がるというのは、光が動エネルギで重力も動エネルギーであるために干渉し合うとベクトルに変化が現れるということです。質量はこの場合関係有りません。
　質量は、静止エネルギーのあるものに存在することになってます。
　動エネルギーとは、固有の存在である時にエネルギーのバランスがとれていない（０でない）のでベクトルを持っている故に動いてしまうエネルギー状態を言います。
　静止エネルギー（本当は静エネルギーといいます）とは固有の存在であるときにエネルギーバランスがとれたベクトルが０（点）の状態故に静止してしまうエネルギー状態を言います。
　光の動力源はこの辺にあることになっていて、静止エネルギーを持つ物質が他のエネルギーを受けてバランスを崩してしまったときに、バランスを取り戻して静止状態に復帰するために、余分なエネルギーを熱と光（電磁波も含む）に変えて放出すると言うことになってます。
　動こうとする動エネルギーより静止状態を保持しようとする静エネルギーの方が強い（正しくは大きい）ということなんですね。この強いエネルギーと質量は密接な関係があると考えられているんですね。
　そうなると、極限の動エネルギーを持つ光は相対として必然的に質量が合ってはならないてことです。
　頭が痛くなってきたのでこの辺にしときます。

お礼

回答していただき、本当にありがとうございます！
＞頭が痛くなってきたのでこの辺にしときます。 　
そうですね、、頭が痛くなるっていうかなんか　ぼ～　っとしてしまいます（^_^;;
そして私は色んな事を想像というか、妄想してしまいます。今の時代にアインシュタインが居たらどういう進展があるのだろうか・・・・とか（^_^;;

回答No.2

gif317

光は何かと言われれば端的に答えるのならエネルギーといえます。
光がエネルギーと言われてもぴんとこないかもしれませんが紫外線や赤外線、電子レンジのマイクロ波やレントゲンのX線なども光（電磁波と言う意味で）と言えば納得いただけるでしょうか。私たちが普段みているのは可視光線と言って、光の中でもほんの一部です。光には先に挙げたものの他にラジオ波（ＦＭとか）などもあります。
　真空中の件ですが、こう考えてはどうでしょう。真空中というのは実際のところ全くなにもないわけではありません。宇宙空間でもそうですがほんの少しだけ気体の成分があるそうです。今、真空の空間を風呂のバスタブの中だと考えてください。ふたを閉めたバスタブの中に今スーパーボールが一個入っていたとします。ここにエネルギーを加えてるとスーパーボールが激しく運動します。つまりほんの少ししかない気体に対してエネルギーが与えられるのです。一方でバスタブの中に大量の水が入っていたとします。地球はこのバスタブのように空気中にも様々なものが入り交じっている訳です。この場合中のスーパボールにエネルギーを加えても一部が吸収されて運動が鈍くなります。私たちが宇宙から来る光の中でX線などを浴びなくてすむのはこのためです。つまり、なにが言いたいかというと宇宙空間では他の物質が無い分だけ伝わりにくいように見えます。しかし、私たちが考えられないほどのエネルギーの分だけすざまじい運動をしているので、その分他の物質に遭遇しやすくなりエネルギーを伝えることもできるであろうと言うことです。
私たちは地球の様々な物質のためにほんの少ししか実際には光を受けていないのです。こんなところでわかったでしょうか？

お礼

回答して頂き本当に有難うございます！今までは　わからない　から凄いなぁと思っていましたが、解ろうとするともっと「凄いなぁ」って感じますね・・・

回答No.1

134

dotiteさんは、「ばかばかしい」と表現していますが、決してそんな表現される質問ではないと思います。
　20世紀に展開された相対性理論、量子力学ともに「光」が鍵になっていたのですから。

　光の正体は電磁波であり、光子という素粒子…だそうです。

　光の正体は、物理学の世界で深刻な研究テーマになったことがあるそうです。
音は空気などの振動で、真空では伝わりませんが、光は真空でも伝えられる。
なのに、波長を持つなど、波の性質を併せ持つ。

　まぁ、本当は違うけど、光子という粒が波のように動きながら進んでいるというとらえ方がわかりやすい…という表現をしていました。

　ちなみに、光子に重さ（質量）はありません。質量があったら、光速で移動できなくなるそうです。（光速に近づくと質量が増し、光速になると無限大になる）
　でも、重力の影響を受けるのは、重力で空間そのものが歪むと解釈していいそうです。

　光子は、力を媒介する粒子であり、それそのものがエネルギーのようなものなので、動力源そのものといえるようです。
　ちなみにそのエネルギーは、ある定数（発見者の名前から「プランク定数」）の整数倍をとるそうです。

　えと、納得いかないかもしれないですね。
ま、より詳しい人の回答とあわせてみてくださいませ。

お礼

早速の回答本当に有難うございます！解説してくださった単語を知るのにさえ、時間を（時間・・・これも難しいですね（^_^;; ）割いてしまいました（笑）あと自分なりに他の投稿を見て理解したつもりですけど、光とは光と言う物が動いているのではなく、空間に存在する物が反応してるんですよね？たしか参考にした投稿では野球場でのウェーブを例に挙げていました。　あぁけど本当に難しい分野ですね。けどこの投稿をした理由は、光について考えまくってしまってぼ～っとしてしまうので解決をしたかったわけでありまして、自分には理解できないレベルの世界と改めて思う事によって考えずに済みそうです（苦笑）けど今度は光や時間などと言う興味からそれを理解できる人たちにも興味が出るというか本当に凄いと思いますね・・・。まだまだ回答お願いしますー！

補足

すいません、理解したつもりと書きましたが、やっぱりダメです・・・。
真空でも伝わるのなら、野球場の例では理解できなくなりました・・・（^_^;;