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光速度不変の原理について。

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  • 質問No.76541
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お礼率 51% (91/176)

光速度はどういう状態からみても常に一定である、というのがイメージできません。数式等だと理解ができる(正確にはできた。もう忘れてしまいました・・・。)のですが、イメージで考えると、どうしても理解不能です。誰か、分かりやすく、普通のイメージで説明してください。よろしくお願いします。
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回答 (全25件)

  • 回答No.10
レベル5

ベストアンサー率 0% (0/0)

光の速度は観測している人と同じ速度分だけ変化するので観測している人
にとっては常に一定になる。観測している人の速度がある方向に増加すれ
ばその方向に対する光の速度は同じ分だけ増加し逆方向の光の速度はその
分だけ遅くなる。つまり自分が見ている光の速度と自分と違う速度で運動
している人が見ている光の速度は違う。しかしそれぞれの人にとっての光
の速度は常に一定になる。だから、速度の違う人が見ている光は違うもの
ではないか?(しかし、光の速度は完全に一定ではなく僅かな差は発生す
るはずだと私は思う)
  • 回答No.11
レベル7

ベストアンサー率 20% (3/15)

taro813 さん。
光速度は変化しないのです。
日常の感覚ではおかしく感じるかもしれませんが、
一つの光をどのような速度で動いてる人が見ても同じ速度に見える
ということから、それぞれの人の時間などが異なることになります。
  • 回答No.12
レベル5

ベストアンサー率 0% (0/0)

queschanさん。
ある物体の速度が変化したことを、その物体が静止していて時間や空間
が変化したと言い換えることもできると思います。
同様に光の速度が変化したと考える変わりに時間と空間が変化したと考
えることもできます。どちらも同じ現象を別の観点で表現しているだけ
ではないでしょうか。
どのような速度で動いている人からも光が同じ速度で観測されるのは、
光の速度が観測する人の速度に追随して変化しているからと考えた方が
自然ではないでしょうか。
  • 回答No.14
レベル5

ベストアンサー率 0% (0/0)

queschanさん。
私は、あなたの説明していることと、わたしの説明していることは
同じで表現の方法(観点)が違うだけだと言っているのです。
時間や空間が変化したと表現するより、運動が変化したと表現した
方が説明しやすいし、イメージしやすい(->自然だ)と言っている
のです。
そのように、理解しても観測される光の速度は一定なので矛盾しない
はずです。
時間と空間が変化してしまった時空に存在する光は時間と空間が変化
する前の時空に存在する光と同じ運動をしているとは言えないと言っ
ているのです。
  • 回答No.9

平行して同じ方向に等速で走っている2台の電車を考えましょう。
A電車は時速80km、B電車は時速100kmです。
A電車から見て、B電車は時速20kmです。(これはわかりますよね)逆にB電車からみたA電車の速度は-20
kmで、つまり追い越しているわけです。
光の速度の場合はB電車から発した光を、A電車からみた場合、光速ー(B速度ーA速度)とはならない。あくまでも光速です。逆にB電車から発した光をA電車がみても光速に変化なし。アインシュタインはこれから色々なことを考えましたね、世の中、光があり、地球上の生物はその光のおかげで生きています。光速は秒速30万kmの世界です。A電車が秒速20万kmで走り、B電車が24万kmで走っていたらどうなるでしょう。人間は光で相手を見分けますよね。
  • 回答No.8
レベル10

ベストアンサー率 51% (86/168)

>私はずっと測定結果だと思っていたのですが。
確かに昔は測定結果でしたが、
多くの物理学者が相対論を正しいと考えるようになり、光速度も定義となりました。

詳しい経緯を知っているわけではありませんが、
1983年から定義として用いられています。
定義としての値は距離1mが今までと大きく変わらないような
値に決めたというだけです。
  • 回答No.3
レベル9

ベストアンサー率 25% (31/122)

光は波と考えることが出来ますので、(実際電場と磁場を伝搬する波で記述できます)
その媒体(ここでは電場と磁場)の性質としてその伝搬速度が決まっていると言う解釈はどうですか。

たとえば、音はその媒体によってその速度が決まっています。
この場合密度や温度などに影響されますが、光の場合その媒体が変化しないために一定に決まっている。
音の場合は運動している物から放射されても音速で進んでいくために、ドップラー効果などが生じます。
光の場合は、ローレンツ収縮や質量の変化がそれに係わってきます。
(ただ音の場合は超音速が許されるので、難しくなりますが、音自体の速度は変わりません。光で同じ効果はチェレンコフ光があります)
つまりこの世界がそうなっているから、この世界の根本の場を光の場合は媒介するので、
どこから見ての同じ速度を持っていると考えてはどうでしょうか。
お礼コメント
hiropiro

お礼率 51% (91/176)

>その媒体(ここでは電場と磁場)の性質としてその伝搬速度が決まっている
>この世界の根本の場を光の場合は媒介するので同じ速度をもっている
ということでは、光が一定の速度を持っているということがわかるのですが、どの系からみても一定に見えるというのが、いまいちよく分かりません。私がローレンツ収縮を良く理解していないためかもしれませんが。実際に私が勉強した時も、理解がちょっとあやふやで、今となれば忘れてしまって・・・。
有り難うございました。
投稿日時 - 2001-05-16 11:59:28
  • 回答No.5
レベル11

ベストアンサー率 33% (131/392)

媒体の話がでていましたので、余談ではありますが、1つ追加します。

最近イーサネット(Ethernet)という言葉を良く聞きますが、光を伝える媒体があるとしてエーテル(Ether)と言われていました。エーテルは光を伝えますが(本当は空間そのものが媒体だそうです)、イーサネットは情報を伝えます。

このように、同じEther(ドイツ語読みでエーテル)を使用しているのは発案者も質問者のような疑問があったのでしょうか?
補足コメント
hiropiro

お礼率 51% (91/176)

光の媒体をエーテルと言われていたのは知っていましたが、イーサネットというのは初めて聞きました。情報を伝えるですか。量子論的なことになるんでしょうか?
投稿日時 - 2001-05-16 12:12:25
  • 回答No.7
レベル9

ベストアンサー率 47% (24/51)

完全な素人ですので大きな勘違いがあったら許してください

昔、NHKスペシャルで「アインシュタインロマン」という番組が在って、その中で確かアインシュタインは「光の速度は不変だ」と思いこんだところからスタートした、みたいな表現があったような気がします
そこから考えて今まで在ったいろんな現象を説明し、また当時は確認されていなかった現象を予測して行ったと

エレベーターの中で光を出した時の状況を中と外から観察したと仮定して説明していました
光の速度は一定だから、逆にものが縮んだり、時間が遅くなったりとすることも説明していました

ですから観察者から見れば観察者の置かれている立場(光速ロケットに乗って街中を飛んでいようが、何もない宇宙空間で止まっていようが)がどうであれ、光は一定に進んでいる様に見えるんじゃないでしょうか?

hiropiroさんの撃った光線銃の弾(?)は同じように飛んでいくのが見えると思います

NHKスペシャル アインシュタインロマン
全6巻セット
税抜セット価格 33,786円
セット商品番号 00131CS

近所の図書館にでも在ったら借りて見られたら如何でしょうか
  • 回答No.15
レベル7

ベストアンサー率 20% (3/15)

>私は、あなたの説明していることと、わたしの説明していることは
>同じで表現の方法(観点)が違うだけだと言っているのです。
数式で理解している私にとっては
表現が違うだけだとはどうしても言えません。

>時間や空間が変化したと表現するより、
>運動が変化したと表現した方が説明しやすいし、
>イメージしやすい(->自然だ)と言っているのです。
確かに、ニュートン力学のようなガリレイ変換のような説明にすれば
日常生活での経験に近いわけですから説明しやすいかもしれません。
しかし、相対論は光速度不変の原理の上に成り立っています。
その部分の表現を変えて、光速度が観測者に合わせて変化し
時空は変化しないという説明は相対論に対する誤解を与えることになると思います。

>そのように、理解しても観測される光の速度は一定なので矛盾しないはずです。
確かにそれぞれの人の動きに合わせて光の速度が変化するなら
誰が見ても速度は一定に見えるでしょう。
しかし、相対論とは異なる変換をおこなっています。
結果は同じように見えて内容は違います。

この古い質問の中で私達2人が議論するのもなんですから、
taro813 さんが物理学カテゴリで新たに質問をしてみてはいかがでしょう。
もっと多くの人の意見が聞けると思います。
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