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光速は超えられないの？
子供の頃からの疑問なんですけど、光速を越えられないと聞いたことがあるのですが、 なぜなのですか？宇宙空間で加速し続けたらどうなるのでしょう？後ろに噴出する物質が 光より速い物質がないからですか？たとえば惑星スイングを使ったときはどこまで速くなるのでしょう、光も太陽の重力で歪むんですよね、光が引き寄せられる時、何もない空間を進むのより速くなるんじゃないのでしょうか？時間も遅くなる？でも、光の速度が一定だとした時の話でしょ、物理的な距離を第三者的な位置から計測したらやはりその光は、通常の光が進む速度より速いのではないでしょうか？どなたかわかりやすく教えてください、お願いします。
- YUZURU
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少し観点を変えて。光速を越えられない理由は、エネルギーも質量を持つからです。動く物体は運動エネルギーを持ちますが、これが物体の質量を増加させます。するとスピードアップにはさらにエネルギーを必要とし、それがまた質量を増加させます。質量は無限に増加し、スピードアップのために無限のエネルギーを必要とします。無限のエネルギーはないので、限界のスピードが存在します。それが光速です。もちろんこれは相対性理論の１つの解釈でもあります。そして最後にＳＦ的な話題を。 相対性理論は、少しずつスピードを上げて光速を突破するのは無理だと結論づけますが、パッと消えて遙か遠くに出現し、結果的に光より速く移動する現象(いわゆるワープ)は禁止していません。ただ禁止していないだけであって、具体的に実現する方法は今のところ存在しません。
少し観点を変えて。光速を越えられない理由は、エネルギーも質量を持つからです。動く物体は運動エネルギーを持ちますが、これが物体の質量を増加させます。するとスピードアップにはさらにエネルギーを必要とし、それがまた質量を増加させます。質量は無限に増加し、スピードアップのために無限のエネルギーを必要とします。無限のエネルギーはないので、限界のスピードが存在します。それが光速です。もちろんこれは相対性理論の１つの解釈でもあります。
- motokatu
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一般相対性理論を前提にお答えします。光速度は不変であるということは、大前提で話しは進みます。そうしたとき、”重力によって曲げられたとき加速され、速くなるのでは？”ということですが、残念ながらやはり一定です。”光が曲がる”とよく言いますが正確には違います。やはり直進しているんです。では、なぜ”光が曲がる”というのか・・・。重力場によって空間自体（時間軸を含む）が歪んでしまっているのです。光は空間の中を直進しているのですが波として伝わっていく媒体である空間がひずんでいるためわれわれの観測で”曲がる”という風に見えてしまいます。
- supersonic
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さっきの付け加えです。音を例に出したので、その例えで行きます。音の場合だと、空気中を伝わる音ではなく、鉄を伝わる音に変更すれば、速度は変わります。 一方、これを光でやろうとすると、空間ごとすげかえることになり、これは、無理です。万が一、すげかえることができた場合も、それを光と言って良いのか謎です。
- supersonic
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少し誤解があると思います。まず、相対性理論では、完全に静止した第三者的な位置というものは存在しないことになります。運動というものは、観察者から見た運動でしかないので、その観察者が移動しているかいないかは、また他の観察者を必要とします、そこでその観察者が移動しているのかどうか…。でしょう？ 「絶対的」な主観・観察はありえないというのが「相対性」理論の着眼点ですから、そうなります。あと、速度と波の周期は別です。確かに物体が移動するとドップラー効果がかかり、光の波長が変わります。しかし、波の周期が遅くなっても、光の速さが遅くなるとは言えませんよね？ 救急車が遠ざかって行くと、サイレンの音が低くなりますが、音速は変わらないでしょう？ なお、アインシュタインは、マッハの哲学をヒントにして相対性理論を作ったらしいです。アインシュタインの光の速さを軸にした「時間」については、反論もあります。例えば、哲学者のベルクソンの「純粋持続」など。 また、絶対に光速を超えられないか、はわかりません。現在の理論の中では、超えられないことになります。しかし、これにも諸説あります。 難しい問題ですが、光を観測するのに、光を使わないと観測できない。という逆説的な問題も絡んできます。（量子力学的な問題）
- frank
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我々の日常生活ではＶという速さで進行する物質から進路の方向に Ｖ’という速さで物質を飛ばすとＶ＋Ｖ’の速さで物質は観測されますが 相対性理論によると光速ほどの速さになると 単純にＶ＋Ｖ’にはなりません。。 光速近くまで加速した粒子から発せられた光はやはり光速だったという 実験結果もあります。
教えるのは難しいので、わかりやすい参考書を紹介します。副題に「光速突破は難 しくない！」ってありますし。読んでたらごめんね。。。。。
宇宙船は物質でできていますが、物質を構成する分子や原子の構造を維持している力は大部分が電気的な力です。ところが電気の力は光の速度を超えることができないので、光の速度を超えて構造を維持できるような物質は存在しません。光の速度を超える粒子、タキオンが存在することは否定できませんが、それを利用することはおろか、観測することすら、現在の技術水準では難しいようです。 それから、光が重力に引かれて加速されるのでは、とお考えになったようですが、残念ながら、光の速度は真空中では常に一定です。光は空間の構造自体を表現するような特殊な存在なので、光の速度が変化するということは、空間の構造自体が変化していることを示しているため、空間に束縛されている限り、それを観測することはできません。
- kenji-osak
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これは、有名な相対性理論の結論でして、物質の速度が光速にちかづくとその質量が増大して（発散して）どうしても光速をこえることができません。 また（真空中の）光の速さは、どんな条件でどんな観測者から観測しても一定値で変わらないことも、マイケルソン、モーレーなどの実験で科学的に確かめられていることです。（ところで惑星スイングとは何でしょうか）
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