• ベストアンサー
  • 暇なときにでも

なぜ時間の尺度に光がもちいられるのですか?

タイムマシンのように時間を操作する問題を議論するときに必ず光の速さのことが書かれていますが、なぜ光の速さが重要になるのですか?一番はやいからなのか ’光’であることが重要なのか、もし光より速いものがみつかれば光ではなくその光より速いものが重要になるのか。。光と同じ速さで走れば鏡に自分の顔がうつらないという話しは聴いたことがありますし、その原理もわかるような気はするのですが、光と同じ速さの宇宙船にのっていれば年をとらないとか、なんで’光の速さ’なのかがわかりません。もし知ってらっしゃる方がおられましたら教えてください。

noname#92052
noname#92052

共感・応援の気持ちを伝えよう!

  • 物理学
  • 回答数10
  • 閲覧数863
  • ありがとう数6

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • 回答No.10

質問はなぜ「光」という特定の物の速さだけが特別で、例えば電子など他のものの速度でないのか、ということだと思いますが、これは光の速さが特別な訳ではなく、ある「特別な速さ」(=3.0*10^8 m/s)があって、光がその速さをもっている、ということです。しかし、ではなぜ具体的に 3.0*10^8 m/s という数なのか、については、分かっていませんし、分かるかどうかも分かりません。 例えば、静電気を例にして、10マイクロクーロンの静電気を1cm離すと、だいたい1g重の力がかかります。でもその時なぜ「1g重」でもっと強くないのか(たとえばその時1トンの力じゃないのか)、なぜそもそも静電気が力を及ぼすのか、ということは分からず、分かることは、「静電気力というものがあってその力のかかる時は、力は電荷相乗に比例して距離の2乗に反比例する、というような法則がある」ということです。 こういう法則を理解しやすく体系的にしたのが理論です(相対論だって理解しやすくしたものです。。。。。ぅぅむ。)。 で、この時、「1g重」という数がこの静電気の理論を特徴づけている特別な数です。 (別に1g重でなくても、1トンの力でもいいのに、実際は何故か1g重で、実験してみないと分からない数です。理論のなかでいくら考えても分からないです。なので、「理論の外」から与えてやる必要があります。) 相対論のなかでこの特別な数にあたる「特別な速さ」があって、光がその速さを持ちます。 歴史的には相対性理論が光の速さを特別と扱ってできたのと、実際光以外にその「特別な速さ」を持つものが(一般的なものでは)ないので、光が唯一特別なもののように扱われます。 しかし客観的には、ある「特別な速度」があって、光がその速度を持つ、ということで、光以外でも(morion2さんの例のように)その「特別な速さ」を持ち得ます。その速さは理論を特徴づける数の2つの内の1つなので、よく出てくるわけです。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

その他の回答 (9)

  • 回答No.9
  • morion2
  • ベストアンサー率38% (13/34)

直接的な回答ではありませんがよく似たものに温度があります。 温度では絶対零度より低い温度は存在しません。 なぜならそれより低い温度は物理的に定義できないからです。 同じように光速を越える速度は現在では物理現象として観察されないため定義されないのです。(数学的には「粒子Xの速度を時速60万kmとする」のように定義できますがそのような粒子が観測されていないので定義しても物理的意味を持たない) 質量のある物質は光速に到達できないし、質量0の物質は光速で移動し続けるしかない。ここでは光速が重要なのではなく質量0が重要です。つまり質量0の物質が移動する速度が観測される最大の速度で、これを基準に物理現象を記述しています。 そして光が(たまたま)質量0なだけです。(ニュートリノも質量0で光速でしか移動できませんが最近の理論では怪しくなっていますね) 質量のある我々はどんなにがんばっても「質量0の物質が移動する速度」に到達することは出来ませんがそれに近づくにつれて相対論的効果が生じて普段より変わった現象が観察されます。 質問の「なんで光の速さなのか」に対しては質量のある物質の極限の速度で、不変だからということになるでしょうか。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

  • 回答No.8
  • guiter
  • ベストアンサー率51% (86/168)

>なぜ光の速さが重要になるのですか? >一番はやいからなのか ’光’であることが重要なのか、 >もし光より速いものがみつかれば光ではなく >その光より速いものが重要になるのか。 一番速いからではなく、光であることが重要です。 まず、相対論で重要なのは互いに運動している2つのものがあれば 互いに相手の時間が自分の時間より遅れて見えると言うことです。 AからはBの時間が遅れて見え、BからはAの時間が遅れて見えます。 ここで光速度cが出てくるのは私達の情報伝達の手段が、 目で見るにしても、電磁波(光は電磁波の一種)で信号を送るにしても 光速度でおこなわれているからです。 したがって、タキオンが存在したとしてもそれが情報伝達できるものでなければ 今と同じく相手の時間は遅れて見えることになります。 私達の目がタキオンで物事を見るとするなら、自分に対して光速度で 運動している相手の時間は止まっては見えないでしょう。 >光と同じ速さで走れば鏡に自分の顔がうつらない >という話しは聴いたことがあります この部分は少し誤解があるようです。 光と同じ速さで進んでも鏡に自分の顔が映るということが 相対性理論の元にある原理です。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

  • 回答No.7

>一番はやいからなのか これで合ってるといえば合ってます。情報の伝わる最高速度だからです。 ちなみに、 >光と同じ速さで走れば鏡に自分の顔がうつらない と >光と同じ速さの宇宙船にのっていれば年をとらない はうそです。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

  • 回答No.6
  • ranx
  • ベストアンサー率24% (357/1463)

またスカタン回答を増やすことになってしまうのかな...。 相対性理論では、時間と空間は本質的に同じものであると考えるそうです。 その際の換算率になるのが真空中での光の速さなのです。 一番速いことが重要なのではありません。 光速を超える粒子(タキオン)の存在も、可能性としては無いこともありませんが、 そのようなものがあったとしても、この換算率の値が変わることはありません。 ちなみに、まだ見つかっていませんが、重力を媒介する粒子グラビトンも、光速で 動くそうです。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

  • 回答No.5
  • Nancer
  • ベストアンサー率37% (6/16)

大学の授業でかじった程度なので、自信無しですが・・・ 回答としては「光の速度が誰にとってもこの世の最高速度だから」だと思います。 アインシュタインが光速の問題を考える際に「光速は誰にとっても同一でこの世の最高速度だ」として、これを数学的に展開した結果、「光速に近い速度で動くと時間が遅れる」等の現象が導き出されました。(なぜそうなるか?については、No.3やNo.4の方が書いておられますし、更に詳しくは巷にある相対性理論の初心者用入門書を読まれる事をお勧めします。) 余談ですが、やはり速度とか時間とかエネルギーについての方程式をグリグリいじってると、光速よりも速い粒子の存在が予言されます。で、この粒子を“タキオン”と呼ぶのですが、今のところ実際に観測はされておらず、理論上の仮想的な粒子であると考える人が多いようです。 ちなみに、光年については、単純に距離=時間×速度なので、大きい距離を表すために大きい速度は?という事で身近&最高速の光速が選ばれたのだと思います。 更に余談ですが、光年よりも大きい“パーセク”なる単位も存在します。 詳しくは下記URLをご覧ください。

参考URL:
http://www14.u-page.so-net.ne.jp/yg7/dentyu/backup/utyu/utyuiti.html

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

  • 回答No.4
  • maruru01
  • ベストアンサー率51% (1179/2272)

こんにちは。maruru01です。 以下のURLを参照してみて下さい。 では。

参考URL:
http://www.ne.jp/asahi/up/to/soutairon/easy/

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

URL大変参考になりました。僕のようなまったくの初心者でもわかりやすく書かれていてよくわかりました。どうもありがとうございました。

  • 回答No.3
  • ryuiti
  • ベストアンサー率22% (42/185)

光の速さは世の中に存在するすべてのものの中で絶対速度だからです。たとえば光の速度で飛ぶロケットに乗っているとします。進行方向に向かって光を照射すると、光は2倍の速度で前進すると思いますか?また、同じ様に後ろ向きに照射した場合は光の粒子はその場に留まると思いますか? 答えは、前方に照射しても光の速度以上にはならないし、後ろに照射した光は光の速度で後ろに向かって進みます。 つまり、後ろ向きに照射した光は2倍の速度を出しているということになるわけです。光源がどんな状態の速度で移動していても、常に一定の速度を保つ性質が光にだけあるのです。ロケットは光速に近ずけば近ずくほど質量は無限に増加し、今のロケットでは理論的に光速を越えることは不可能です。しかし、おっしゃるように時間も伸びてくるので、ロケットの1時間が地球時間の何十年分にもなるのです。ロケットの中では1時間は1時間なのですよ。年も普通に取ります。ただし、地球に住む人達に比べて時間が伸びているので相対的に年を取らないように見えるのです。光の速度を超えることができれば、時間がそこには存在してなくて、過去に戻ることができるであろうとアインシュタインも言っていたようです。光速以上の速度が出せれば、はるかかなたの距離を一瞬で飛び越せると言う学者もいるらしいので、UFOが外宇宙から飛来している話は案外本当かも知れませんね。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

  • 回答No.2
  • sdaru
  • ベストアンサー率22% (94/409)

現在分かっている速度が一番速いものは光(電波も同じ)と考えられています。 一秒間に地球を7週半。宇宙の距離は普通の地球上の距離感覚では想像も難しい です。 地球が太陽の周りを1周するのを1年間としています。日数にして365日 です。この365日間に光が進む距離を計算し1光年としています。 光と同じ速さの宇宙船に乗ると、1年経っても時間の経過が無いと考えられるからです。理屈ではこのようになるのですが、まだ経験した人は居ません。 この理屈で行くと、たまたまこの宇宙船で誕生した子供は何時までたっても誕生 直後の状態で成長はしない事になります。 上手く説明できませんが、光年の仕組みを理解出来れば幸いです。 ちなみに太陽から地球まで光の届く時間は約8分位と記憶しています。 間違っていたらすみません。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

  • 回答No.1
  • hanbo
  • ベストアンサー率34% (1527/4434)

 単位として、時速**Km、距離**Kmなどと表現しますが、その値があまりにも大きくて表現できない距離や速度を表すために、**光年という単位を用いているのだと思います。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

関連するQ&A

  • 時間と光

    時間は光ですか。 時間が光だとするとタイムマシンは不可能になるのですか。

  • 相対論のパラドックスを2つ考えました

    相対論のパラドックスを2つ考えました。karat_321さん 相対論のパラドックスを2つ考えました。 ・時空図と光時計のパラドックス 縦軸が時間、横軸が空間のグラフがあります。 このグラフ上では光速は45度の直線になります。 グラフを見れば、光速でも時間は過去から未来へ流れています。 この線の傾きが水平になると、速度は無限大で時間経過は0になります。 宇宙船の後方から光を発射して、前方の鏡で反射して戻ってきて1秒の光時計があります。 宇宙船が光速に近づくと鏡は光から少し遠ざかるので、1秒以上長くなります。 もし、宇宙船が光速で動くと光は永遠に鏡に到達できないので、光時計の時間経過は0になる。 しかし、時空図の光速は時間経過は0にはなっていない。 いったい、どちらが正しいのか? ・タキオンと加速器の存在パラドックス 長さ100光年の加速器があるとする。 タキオンはこの加速器の内部で自由に操作することができるとする。 加速器は2100年に存在しているとする。 タキオンは100光年の距離を移動し、2000年へタイムトラベルしたとする。 その場合、加速器の存在はどうなるのか? 加速器も一緒に2000年へタイムトラベルするのだろうか? しかし、動いたのはタキオンの方である。 結局、タキオンはタイムトラベルできるのだろうか? よろしくお願いします。

  • 光で物体を動かす?

    光で物体を動かす? 宇宙空間のような重力やその他の力が働かない、ほぼ真空と言っても良い場所で、物体に太陽光を当てるとその光の圧力を受けて物体は動くと聞いたのですが、どういう原理なのでしょうか? 光は質量がないのになぜ圧力が発生するのですか? 自分のかってな考えですが、光と物体のお互いが作用する結果だと思うのですが、だとしたら逆に物体から光を押して光の速度が上がるような気がするのですが? 質問をまとめると、 1、なぜ質量のない光が物体を動かせるのか? 2、その時の原理は? 3、お互いの相互作用の結果だとしたら、なぜ逆に物体から光を押して光の速度を上げられないのか? 以上のことについて教えて下さい。

  • ニュートリノ 光より速い→タイムマシン製造?

    「ニュートリノが光よりも速く動いたとする測定結果が出た」という記事を読みました。 そして「もし測定結果が正しいならタイムマシンで過去に戻れることになる」とも書いてありました。 【ニュートリノ】私にとっては初めて聞く単語だったのですが、 「へぇ~~。。。光より速いすごいヤツが居るもんだ」と そこまでは、なんとなく理解できるような気もしますが・・・。 そこから何故タイムマシンが????? 話が飛躍しすぎていて私の頭では理解できません。 わかる方、どうか教えて下さい。

  • 「タイムマシンの開発」に増して、「パラレルワールドの存在」について。。。

    高校時代、数学の時間に、ある先生が間でスケールの大きい話をして下さったのですが、先ずそれは、タイムマシンの開発についてなのですが。 矢張り如何思われますでしょうか? 「ブラックホールに吸い込まれた者がホワイトホールから出て来るまでの間の時間は、何とゼロ。タイムマシンと言うものをいつか開発するには、それらの原理をどうにか解明して応用しなくてはならないと言う。私も昔はタイムマシンとかが作れるのではないかと思っていましたけどねえ…………。」 他所の掲示板では、以上の事を話しますと、「ブラックホールとかの原理解明より、人類が全て滅んでしまう方が早いかも知れないな。」と、いつも冷静に話す任物が仰って下さった事があります。 それもそうなのかも知れませんが。 また、異空間に繋がる次元の裂け目と言うものも、地上の何処かには あると親戚の人や別の先生から聞いた事もあるのですが。 次は、ある評論家(専門家?)の意見を、友人から又聞きした話です。 私達の居るのが子宇宙で、先程挙げたホワイトホールのある、もう一つの宇宙「母宇宙」には、同じくもう一つの惑星等が存在し、そこにはまた丁度良い位置に、もう一つの同じ地球が存在し、しかもそこには私達と全く同じ生物(人間、動物、虫)が生存し、それも私達と全く同じ行動をされている。 との事なのですが、パワレルワールドはタイムマシン以上に信じ難くもなりそうではあるのですけれど、皆様は如何御考えですか??

  • 宇宙の議論について

    宇宙の議論について 宇宙、とくに物理の話になると、 光や波の話になるのでしょうか? 是非、教えて下さい。

  • 146億年前の光って

    宇宙の誕生の時の爆発、その光。 遠くまで見える望遠鏡があれば、146億年前の光が見れる、とされています。 宇宙の誕生、その場所その時間に「光」が出発し、146億年かけて地球に届く。 上記の理屈は、理解しているつもりです。 ここで私の疑問です。 宇宙の誕生、つまり「後に地球になる材料」も、上記の「光」と同じく、その場所その時間(つまり146億年前)に出発し、(50億年前に地球誕生となり、)現在に至る。 と考えます。 上記に「出発」と書きましたが、宇宙のあらゆる物は、「その場所その時間」に出発していると考えていますから、地球が先に「今の場所」におり、146億年前の光が見えるといった描写は、どの目線で言っている話なのか、わかりません。 つまり、「最初の光」よりも先に、今の場所に来ていないことには、「146億年前の光が見える」といった描写はなりたたない。 となると、地球(あるいはその材料)は、光よりも早く、移動して来たと言う事になる? 推測1:地球(あるいはその材料)は、光よりも早く、移動して来た。 推測2:無からの爆発、その中心点が、一般的に言う「点」のサイズではなく、宇宙規模の「点」であり、そのサイズは何万光年レベルの「大きな点」だから、爆発点の段階で既に、 地球(あるいはその材料)と光は、出発時点で離れていた。 このくらいしか仮説がたてられませんが、どちらも異議がありますよね。。 オシエテ!

  • 光より早い速度は可能なの

    タイトル以前に 光、電気(電子)電波のスピードの基準は何ですか? 自分には基礎知識がありませんので知りたいのですが、光や電気のスピードの基準となるものはいったいなんなんですか? 2点の距離、重力、素粒子(分子)、時間? といったところ?ですか たとえば音速は空気(分子)など振動の伝わる速さと認識しています。 と考えると光も同じですか ただ真空でもスピードは変わらない?し伝わるし、 重力については明らかに影響しますよね、ただそれだけ?ではない?でしょうし? 光の速度について、たとえば仮定の話ですが  光速に近いまで加速した宇宙船で宇宙船内の光の速度は?  1.進行方向は遅くなる?2.宇宙船内で光速? 1はないと考えてると2は宇宙空間に対しては倍の光速度にならないのか? あと光速に近くなると時間の進み方も宇宙船内は遅いでしょうから余計に複雑ですが。 電子についても同じ用に考えると  光速に近い宇宙船ないでの電気(電子)機器のスピードもどう変化しますでしょうか? そうするともうひとつ  無限軌道(キャタピラ)でロールを光速に近いスピードで回して片方に電気を(接触し)流すと  向い方向と追い方向で電子のスピードは変わるのでしょうか? もし速度が変わるとすれば巨大なキャタピラロールを高速で回転させると電子(情報)の速度を上げれるのでは? 話半分ですが、長くなるのでやめます。自分の頭の中で矛盾だらけで整理がつきませんが・・・ ようは、速度の基準ってなにですか?が疑問

  • なぜタイムマシンは開発不可能じゃないのか?

    タイムマシンはなぜ開発不可能と発表されないのでしょうか? ワープは先日のトリビアでも言われてた通り地球のエネルギーではなく宇宙そのものの歪みが必要なので不可能になったそうですがタイムマシンは原理的には可能だといわれてますが本当にそうでしょうか? これは個人で調べたものですが金魚などを液体窒素などで凍らせるとその金魚は凍死するのではなく細胞そのものが凍り付いてしまうため金魚自体の時間が止まってるということになる、そして水に付けると溶けてその金魚の時間がまた動き出すというようなことですがこれは実際に実験したのではなく自ら調べたので実際に可能かどうかは分かりませんがアメリカなどでは体を凍らせてそして自分が指定した年に解凍してもらってその時代から生きるということも実際に行われているのですがこれはやり方は違っても根本的には同じになるというのもあるから不可能ではないのでしょうか? 皆さんの意見お待ちしております。

  • 光の屈折の問題で・・・。

    中1年生の子の理科を見てあげていたのですが、 「鏡を顔から遠ざけると、鏡にうつって見える自分の顔の範囲はどうなるか?」という問題があり、三択で ア、せまくなる イ、変わらない ウ、広くなる とあり、答えが「イ」となっていました。どうしてそのような答えになるか分からず、2人で悩んでいました。この「イ」という答えはあっているのでしょうか? 私は「ウ」に思えるのですが・・・。なぜなら例えば、目の部分に鏡を近づけると目の辺りだけ見ることができます。顔の範囲としては目の辺りしかうつっていないのでせまいはずですよね? 反対に顔の全体を見ようと思ったらある程度鏡を遠ざけないと見ることができません。でも鏡を遠ざけることによって、顔の全体を見ることができるので、範囲としては広いと思います。月曜にテストがあるらしいので、誰か説明できる方是非教えていただきたいです! ちなみに、鏡にうつる自分の像は虚像でしょうか?