なんで光の速度は一定なの?

質問

科学なのか化学なのか解らないのでとりあえずここに質問します。

相対性理論の入門書みたいな本を貸してもらってよんだのですが、
そのなかで「光の速度は一定」とかいてあったんですが、
光ってどこまでも届く訳じゃないのに速さが一定なのは変だと思います。

ぁ、それとも空気中では空気が障害物になってるからとどかないの? (@_@;
だとしたら、地上でも「光の速さは一定」なんですか?

回答No.8

miDumo · ベストアンサー

光はどこまでも届きます。（但し障害物がないことを前提に）
空気は障害物なのでいずれ光は減衰して霧散します。

で、本題。

相対性理論の「相対」とは何と何が相対なのでしょうか？
それを考えてください。速度と距離と時間の関係が相対的なのです。

真空中の光の速さ＝常に秒速30万Km　というのは
相対性理論の中で、光の速度を普遍にするためには、光の速度にあわせて
距離と時間が変化するからだ、ということが説明された為です。

要するに、速度＝距離÷時間で、速度を一定にする場合に距離と時間が
相対的に変化しているわけです。

空間や時間の定義が変化しているような物理空間の光速度を通常空間の物理定数で
計測すると光の早さが変化しています。・・・が、そのような空間に自分がいて
光速度を計測した場合、その空間での物理定数でやはり一定なのです。

同じ条件の空間にいるかいないかを、慣性系にいるいないといいます。

つまり光の観測速度はどの慣性系において観測しても一定であるが、
その観測に関わった人間の慣性系を基準にして比較すると一方の物理定数が
相対的に変化しているため、光の速度も変化しているのです。
これが光速度一定、相対性理論の大まかな概要です。

お礼

ご回答ありがとうございます。(^-^)

>真空中の光の速さ＝常に秒速30万Km　というのは
>相対性理論の中で、光の速度を普遍にするためには、光の速度にあわせて
>距離と時間が変化するからだ、ということが説明された為です。

つまり光の速度は相対性理論の基準なんですね～。

回答No.11

a0123456789

＞相対性理論の入門書みたいな本を貸してもらってよんだのですが、
＞そのなかで「光の速度は一定」とかいてあったんですが、
＞光ってどこまでも届く訳じゃないのに速さが一定なのは変だと思います。

あなたの解釈は間違っていると思います。
アインシュタインの相対論では、”真空中での光の速さを一定とおくと、個々で観測される物理現象が同一の物理法則で表すことができる”というのが正しい理解だと思います。

よって、相対論では光速が一定であるかどうかは本質的な問題ではありません。(ただこの場合は、その状況毎に物理法則にややこしい補正を加える必要が出てきます)

尚、現実の光速(真空中で無い光速)は、通過するものの屈折率により異なり、屈折率の高いものの中では遅くなります。

後,相対論の理解においてややこしいのは、時間及び同時の概念です。
これは、光が無限速度ではなく、有限の速度であり、事象の認知を光が到達したことにより行われているため、非現実的な状況(光速に近い移動、高重力下　等)で光の進む時間/距離の差が無視できなくなると同時が同時で無くなり(観測する立場で、同時だったり、そうでなかったり)、時間の進み方が違って観測されたりするようになります。

簡単な相対論の理解の仕方としては(間違っているかもしれませんが)、(1)我々は観測に光を用いており、光が到達することにより始めて認識できる。(2)光は有限の速度で飛んでいる。(3)時間と空間は個別に定義されるのではなく、一定の光速Ｃを介してｔ＝ｘ／Ｃで定義されている(ｔ：時間、ｘ：距離、よって光速が遅く観測される場所の時間は遅れて見える)。ということではないでしょうか？

お礼

ご回答ありがとうございます。
知識不足なもので・・・。(^-^;
えと、遅いのは光ではなく時間・・・ということなんでしょうか?(@-@)?

回答No.10

First_Noel

＞光ってどこまでも届く訳じゃないのに

いま人間が観測出来る宇宙の最も遠いところ（？）からも
電磁波は地球に届いていますよ．
宇宙の背景放射（輻射）と言います．
光（可視光線）は電磁波のごく一部の波長域の呼び名です．

ところで，物質は，物質の状態ごとに決まった波長の光を吸収したり放出したりします．
光はバンバン飛び交いますが，たまたま物質に吸収されると，その物質にエネルギーとして
蓄えられたような状態になります．
これがあるとき，物質が光を放出して，また光の旅が始まります．

お礼

ご回答ありがとうございます。(^-^)
光って電磁波の1つだったんですね～。

回答No.9

noname#108554

多分その本は特殊相対論の入門書なのではないでしょうか？
一般相対論の範囲では光速度は一定ではありません。
時空が平らなら一定ですが、ブラックホールの周りなどの
極端に歪んだ時空では光速度は変化します。

お礼

ご回答ありがとうございます。

>多分その本は特殊相対論の入門書なのではないでしょうか？

一般と特殊まんべんなく・・・だったと思います。

回答No.7

creol

光の速度は一定か？という話は、日常の話というよりは
むしろ、相対論の中での
軸が動くとか、ローレンツ変換等のところの話ですよね。
ですので、相対のものを考えた方が納得できるかと思います。

その入門書の中で、どうやって光は一定の速度か？という証明みたいな
話が載っているかと思います。

まぁ、速いですねぇ。光は。1nsの間に30cmも進むんですからねぇ。
やってくれます。

失礼。

お礼

ご回答ありがとうございます。(^-^)
1nsで30cmなら1秒で30万キロですからねぇ。
本当にやってくれます。(笑

回答No.6

Mell-Lily

光の速さは、媒質中では遅くなります。厳密には、真空中の光の速さは一定であるということです。

お礼

ご回答ありがとうございます。(^-^)

回答No.5

o_tooru

こんばんわ、疑問は尽きませんね。

さてご質問の件ですが、私は全くの素人です、デスので根本的にはずすかもしれません。

「光の速さは一定です」何にぶつかろうが、どこにはじき飛ばされようが、スピードは変わりません。

光を通す空間が、重力によってへし曲げられていたとしても（重力によって空間が曲がる＝ブラックホールなど）スピードは変わることがありません。

・・・・なんて・・・・直接の回答にはなっていませんね。うん十年前に高校生だったときブルーバックスで得た知識です・・・

お礼

ご回答ありがとうございます。(^-^)
ムムム、、、ブラックホールも興味深いですね。

回答No.4

ARC

>光ってどこまでも届く訳じゃないのに速さが一定なのは変だと思います。

光が何かにさえぎられると、減速して、停止して、なくなってしまう、とお考えなのでしょうか？

光は何かにさえぎられると、反射、もしくは吸収されます。その際に速度が変化することはありません。
「光が反射する際に、一時的に速度が０になるのでは」という問いには、「光子が反射する瞬間」というものは(我々の眼からすれば)存在しない。」というのが答えになります。

＞それとも空気中では空気が障害物になってるからとどかないの?

その通りです。さえぎるものの少ない宇宙空間では、光の到達距離はずっと長くなります。
(理論上の)真空においては、光はどこまでも直進します。

>地上でも「光の速さは一定」なんですか?
一定です。何かにさえぎられたからといって、速度が変化することはありません。

お礼

ご回答ありがとうございまする(^-^)
反射したり吸収されるから光はどこまでも届くわけじゃないんですね。
でも理論上ってことは宇宙空間でも障害物はある(?)から一応届く距離の限界はあるんですか?

回答No.3

haruka0322

真空中での光の速度が一定・・・じゃないでしょうか。
私は普通の人なので詳しいことは専門家さん待ちですが。
とりあえず、空気の屈折率などにより、空気中では光の速度は
遅くなってるはずです。

お礼

ご回答ありがとうございます。(^-^)
落下の実験のときと同じで光にも空気抵抗や重力は関係あるんですね～。

回答No.2

tbrown

光の速さは一定ですが、速度は一定ではありません。
速さな単なるスピードですが、速度と言った場合は普通方向も含めます。
光は重力により曲がりますので、速度は一定とは言えないと思います。
ブラックホールにつかまった光は脱出できません。

お礼

ご回答ありがとうございます。(^-^)
そもそも「速さ」と「速度」は違うものなんですね・・・。
私の質問の仕方も悪かったのかも。

回答No.1

spacegalaxy

>光ってどこまでも届く訳じゃないのに
>速さが一定なのは変だと思います

なぜそう思うのですか？

補足

言葉ではうまく言い表せないけど・・・・

届かないのはどこかで邪魔をされるから届かないのであって
邪魔をされたら速さは遅くなると思うし・・・・・

あぅ、意味不明だ、、、ゴメンナサイ!!! (>_<)