光の速度の不思議とは？
- 光の速度は秒速30万キロ以上でも以下でも一定です。宇宙空間を高速で走る列車の中で、進行方向や後方に発した光は観測者から見ると遅れます。
- もし、列車に乗っている人から見ると光の速度は同じであるとすると、列車の外から見た光の速度は30万キロを超える速度になります。
- テレビ番組では宇宙船からの光の説明をしていましたが、前後に発した光の説明はありませんでした。
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光の速度の不思議
ＮＨＫで相対性理論を説明する番組を見ましたが 光の速度は秒速30万キロ以上でも以下でも無く一定ということは分かりました。 となると仮に、宇宙空間を高速で走る列車の中で、進行方向、また後方に発した光は 列車に乗っている人から見て、前方へ発した光は後方に発した光よりも列車の速度の 分だけ遅くなると解釈して良いのでしょうか？ もし、列車に乗っている人から見てどっちも同じ速度となると、列車の外から見た 光の速度は30万キロを超える速度になるのでは、、と思ってしまいます。 テレビ番組では宇宙船から上下に出した光の説明をしてましたが、前後に発した光の 説明はしなかったので、、的外れな質問かも知れませんがよろしくお願いします。
- chite
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- 物理学
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質問者が選んだベストアンサー
「光に追いつくことがある」、「空間が伸びることがある」、というのは間違いです。 まず、「光の速度は、常に、観測者から見て30万km/s」です。これは質問者さんの書かれたとおりです。 このため、光の周りでは、いろいろ常識に合わない現象が起きます。ここまでは、わかっているようですね。 ＞ということは、仮に60万キロある列車の真ん中で前後に光を発した場合は ＞列車の端まで光が到達するのに、前後それぞれ一秒ずつと解釈できますが ＞外から見ている場合は、前に発した光の速度と列車の速度を足すと、列車の ＞前が縮んで見え、逆に後ろは延びて見えるという事になり、列車全体の長さは ＞変わらず、列車の速度の分だけ真ん中が前に移動して見えるという事でしょうか？ 外にいる人には、列車は一様に（前も、後ろも）縮んでいるように見えます。 そのうえで、外にいる人には、光は前にも後ろにも30万km/sであると見えるので、前の光は1秒より短い時間で、後ろの光は、もっと短い時間で、端に届くように見えます。 これは相対論の特徴の一つである「同時性が失われる現象」です。
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- muneneko
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● 三三● 三○ 止まっている彼方 超早い彼方 光 相対性理論を理解しているわけではないので、間違いが生じていれば申し訳ないですが…。 止まっている彼方から見ても、超早い彼方から見ても光は1秒間に30万kmの割合で離れていきます。 これは日常的な感覚で言えば、おかしなことです。 光の速さは秒速30万kmなのだから、止まっている彼方にとって光が1秒間に30万km離れていくのは当たり前です。 しかし、光を追いかけている超早い彼方から見ても光は1秒間に30万km離れていきます。 そこで、超早い彼方にとっての時間の流れが、光が1秒間で30万km離れるように遅くなると考えます。 ○三 三● 三○ 超早い彼方 ●止まっている彼方 止まっている人の正面で左右に光を打ち出し、その右側を猛スピードで追いかけます。 止まっている彼方にとって疑問は何もないように思います。 光は左右にそれぞれ秒速30万kmで離れていきます。 しかし超早い彼方にとっては左に打ち出した光も、右に打ち出した光も1秒間に30万km離れていきます。 これは日常的な感覚で言えば、おかしなことです。 これは超早い彼方1人の問題なので、先ほどの時間が遅くなるでは解決しません。 そこで、光が1秒で30万km離れていくように運動方向に空間が伸び縮みすると考えます。 イメージ的には、1秒後左側の○は45万km離れたけど、空間が伸びていたため実際には30万kmしか離れておらず、右側の○は空間が実際は15万kmしか離れていないのに、空間が縮んでいたため30万km離れたことになったという感じです。
補足
ありがとうございます。 時間が伸びて空間が縮んで、とは番組でも何度か聞きましたが 凡人には光の速度よりも時間が不変的、とどうしても思いたくなってしまいます。
あなたが光の速さで移動するとしましょう。そして、あなたの前方を照らす照明があります。 どうなると思いますか？ あなたの前は、真っ暗です。何故か？ あなたは光の速度で進んでいる為、1秒前に出した光に追いついてしまっているのです。 あくまで光の速さが基準です。光に対して移動している場合、光は連続体なので、あなたと光との距離が変わるだけで、第三者から見た光は変わらない訳です。
補足
回答ありがとうございます。 光に追い付くんですか、、やっぱり頭が混乱してますがじっくり考えてみます。
- Tacosan
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どの立場から見ても光の速度が同じであるように時間・空間のスケールが変化する. つまり「A にとっての 1 m」と「B にとっての 1 m」とが等しいとは限らない.
補足
早速回答ありがとうございます。 ということは、仮に60万キロある列車の真ん中で前後に光を発した場合は 列車の端まで光が到達するのに、前後それぞれ一秒ずつと解釈できますが 外から見ている場合は、前に発した光の速度と列車の速度を足すと、列車の 前が縮んで見え、逆に後ろは延びて見えるという事になり、列車全体の長さは 変わらず、列車の速度の分だけ真ん中が前に移動して見えるという事でしょうか？ すいません、理解できない私が愚かなんだと思いますが。
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- 締切済み
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