相対速度の限界

質問

光速の物体Aと光速の物体Bが正面からすれ違う時に発生する相対速度はどれほどか？

ちなみに、「相対性理論によれば、真空中での光の相対速度は、観測者の速度に依らず常に一定である。」という事が言われていますが、
その根拠が分かりません。相対性理論を理解してはいないのですが、論理的に説明できる方がいましたら回答願います。

回答No.6

z2718282001

＞観測者の速度に依らず常に一定である。」と言う事が言われていますが、
　光の速度が一定になる理由は分かりませんが、光源の運動により観測者の計る光の速度が変わってくると、おかしなことがおこると書いてある本を知っています。　”岩波新書　物理学はいかに創られたか　下巻”　ｐ２５　をお読みください。
＞「相対性理論によれば、真空中での光の相対速度は
　”光の相対速度”　とは何でしょうか？　教えてください。

回答No.5

debukuro

相対性理論の冒頭でアインシュタインは
光の速度は誰が見ても同じであるということを前提とすることを認めてもらおう
と書いています
相対性理論はそのような前提の上に成り立っているのです
ぜひお読みください
それによると
光速度で運動している二つの物体が正面衝突をする
どちらかの物体と共に運動している観測者から見ると相手が光速度で接近してくる
反対からから見ても同じことです
どちらか見ても第三者である静止した観測者が見ると両者が互いに光速度で正面衝突をするように見える

回答No.4

sanori

最初の回答者です。再びお邪魔します。

音・振動の波は、真空中では伝わらず、気体にしろ液体にしろ固体にしろ、何かの物質（媒質）がないと伝わりません。
媒質が移動していると、波の速度は、媒質中の伝播の速度と媒質の移動速度との和になります。

これと同様に、真空中は、光を伝える媒質で満たされているはずだ、と昔の学者達は考えました。
この（仮想の）媒質は「エーテル」と呼ばれました。
しかし、色々と観測実験をしても、エーテルが存在する証拠が得られませんでした。
今からすると当然ですが、
そういうことが、当時の背景としてあったわけです。

光速不変とは、エーテルの存在が不要であること同じです。
そして、アインシュタインは、光速不変を「公理」とした上で、理論を組み立てました。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A8%E3%83%BC%E3%83%86%E3%83%AB_(%E7%89%A9%E7%90%86)

回答No.3

Tacosan

もともと「光速度がどの系で観測しても (測定誤差の範囲で) 等しい」という結果があって, その結果に対して「どうしてそうなるんだろう」という議論はいろいろありました. 例えば, ローレンツ変換もその議論の中に出てきます.
ここまでは, ニュートン力学をベースに「光速度がどの系で見ても一定である」という観測事実をどう入れるかという議論が多かったのですが, アインシュタインは逆に「光速度がどの系で見ても一定である」ということを前提にして力学を数学的に再構築した理論 (つまり相対性理論) を出したのです.
だから, 根拠はありません. 強いていえば「だってそういう観測事実があるから」くらい.

回答No.2

rnakamra

一応その根拠らしいものを。

光とは電波やX線などと同じ電磁波の一種であり、その振る舞いは電磁波の基本方程式であるMaxwell方程式に従います。
Maxwell方程式を真空中に何もない状態について解くと、電磁波の伝達方程式が得られ、その式から電磁波の伝達速度
c=(ε0*μ0)^(-1/2)　ε0:真空の誘電率、μ0:真空の透磁率
何もない空間の誘電率、透磁率はどのような系で測定しても同じであることから、真空中の電磁波の伝達速度は観測する系によらず一定であると推測されました。

このことを元にすると、通常の直感とは異なる事象がいくらか出てきますが(高速で動く物体の時間経過が外から見るとゆっくりと見える、質量がエネルギーに変換されることがある、等)、これらは実験からほとんど正しいことが確認されています。

回答No.1

sanori

こんばんは。

＞＞＞光速の物体Aと光速の物体Bが正面からすれ違う時に発生する相対速度はどれほどか？

相対速度の限界は、光速です。
正面ですれちがうときも、遠くを横切るのを傍観する場合でも、同じです。

＞＞＞「相対性理論によれば、真空中での光の相対速度は、観測者の速度に依らず常に一定である。」という事が言われていますが、その根拠が分かりません。

根拠がわからなくて当然です。
なぜならば、相対性理論というものは、もしも光速が一定だとすれば、どういうことが起こるはずであるかを書いた理論だからです。
そして、その後に実験や観測で、理論が正しそうであることが「たまたま」わかったということです。

以上、ご参考になりましたら幸いです。