光速度不変の原理に思うこと

質問

こんにちは。
今まで自分は「なぜ光速はどの立場から見ても不変なのか？」を疑問に思ってましたが
原理という点に気付いて、原理というのは
物事を成り立たせている根本的な法則だから
原理に対して、理由はないし説明することは出来ません。
なぜ水は冷たいのか？だってなぜなぜ理論を追求し続ければ、これ以上は説明できない原理に行き着くはずです。

だから光速度不変の原理も理由はわからないし、説明はできないでOKでしょうか？

回答No.5

noname#221368 · ベストアンサー

相対性原理から電磁場方程式は観測者に対して不変になり、それゆえ光速度不変になる、と言う事はできます。
　特殊相対性理論で、相対性原理と光速度不変の原理の2つを立てるのは、特殊相対論の文脈ではふつう、電磁場方程式を持ち出さないからです。
　相対性原理を一般化したものが、ゲージ不変性だと言っても良いと思いますが、結局、

　　ゲージ不変性→相対性原理→光速度不変

という原理の系列（左ほど基本的）が得られるだけで、ゲージ不変性が何故成り立つかは、やっぱり現状ではわかりません。物理はこういう、先の見えない原理さがしを、400年以上やって来たというのが実情です。
　最近、光速度は不変でないかも知れない、という話も（少しだけ）出てますので、新基本原理がそう遠くない将来に出るかも知れませんね^^。

　最後に、超弦理論について一言だけ。
　超弦理論は究極どころか、たんなる数学的仮定の寄せ集めであり、物理理論の態すら成していないのではないか？、という認識が近年、物理学者の間に広まりつつあります。超弦理論は、究極の「芽」は持っていそうだし、大きな物理的価値も持っているけれどもです。つまり未完成過ぎるというわけです。そして一般化のし過ぎで、完成しない恐れさえあると懸念されています。その急先鋒は、リー・スモーリンです。この人は、非常に地道で正統的な理論物理学者です。自分は、この人を信じます。

回答No.4

hisappy

「光速度不変」に関して、現在観測されているデータから事実とされている点は否定しません。

ですが、個人的にはその観測における鏡などの影響が
なぜゼロであるといえるのかが疑問点です。
大雑把に３箇所、細かく数えたら数十箇所もの影響点があるのにです。
踏み込んだ専門書を読めば解決なのかもしれませんが、
そこに手を出すほどの元気が今はまだありません。

回答No.3

ga111

光速度不変の原理は観測事実です。

マイケルソン　モーリーの実験で、光速度不変が見つけられ、物理学はそれを解決する必要に迫られ、相対性理論が構築されました。マイケルソンはこれに関連して、ノーベル賞を取っています。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%A4%E3%82%B1%E3%83%AB%E3%82%BD%E3%83%B3%E3%83%BB%E3%83%A2%E3%83%BC%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%81%AE%E5%AE%9F%E9%A8%93

回答No.2

雪中庵（@psytex）

書き忘れましたが、「究極の理論」とされる超弦理論において、全ての物理定数がプランク定数（量子性=光速）からのみ導かれる事が明らかとなっており、換言すれば「この世界には光速しか存在しない」のです。
それ以外の速度（下記に述べるような）は、階層現象を表面的に捉える事で、二次的に（虚構として）派生するものなのです。

回答No.1

雪中庵（@psytex）

現象的には光は光速ですが、物理的根源での扱い（経路積分など）においては、因果律の逆転可能な瞬間作用とされます。
要するに、光が光速として捉えられるのは、階層現象表面的に物事を捉える事で、本質的決定による不確定性原理の無限不確定化からまぬがれて、可能になる有限的存在性＝時空的広がりにおいてなのです。

相対性理論は、静止質量を持つ物体を光速に加速するには無限のエネルギーを要する＝不可能、としていますが、最初から超光速の物体は禁止していません。
ただ、エネルギーが虚数になるだけです。
この「虚数エネルギーの超光速粒子」を、タキオンといいます。

エネルギーは相互作用に於いて自乗で表れるので、「時間順行の虚数エネルギー粒子」と「時間逆行＝負エネルギー粒子」は、等価になります。
その場合、意識そのものは時間巡行なので、素粒子が時間を逆行しても、単にその素粒子の性質を反転したものが、「過去からやって来た」としか感じられません。
エネルギーが虚数ということは、通常の時空とオーバーラップし得、かつ０（＝光速＝現在）でのみ相互作用し得ます。
それは即ち、「過去」そのものです。

「時間を反転」というとすごい事のようですが、あなたの足からボールにエネルギーを与えて蹴ったのが、飛んできたボールにあなたの足がエネルギーを与えてトラップしたのになるだけですので、見た目は全く普通です。
むしろ、ボールを蹴った瞬間に、過去と未来にボールが対発生したとも考えられます。
通常の素粒子の対発生は、「正エネルギーの粒子と反粒子（電荷などは逆だけどエネルギーは正）」の対発生なので、素粒子２個分のエネルギーが必要になるけど、この場合は、「正粒子と負粒子」の対発生なので、エネルギー的には運動量の交換だけなのです。

もし、そうした対発生が可能なら、エネルギーを要せずにどんどん物質が増えそう（正粒子と負粒子の対発生）ですが、なぜ通常は「正粒子と反粒子」に限定されるかというと、「過去への負粒子（虚数エネルギー）の発生」という場合には、空間自体も虚数エネルギーで対発生しているのです（過去と未来の対発生）。

相対性理論の四次元時空の式において、時間項はマイナスになっており、そのために空間軸と時間軸の等距離点に、“ゼロの面”ができます。
それが「ライトコーン」、即ち光子の形成する面であり、光速以下の領域（未来=予測=空間的広がり）と超光速の領域（過去=経験=時間的流れ）を分ける界面原点なのです。
その認識体(現在=光速)による大ざっぱな認識＝階層現象表面的定性化における非光速性に基づく時空仮説に対する、無の射影が存在=光子なのです。
「本当は無いんだけどね」ていう。