光の進む向きが重力の影響で曲がる事ができるなら、、

質問

光の進む向きが重力の影響で曲がる事ができるなら、光の速さは重力の影響で変化することはできないのでしょうか。またそれは数式などにより説明がつくものなのでしょうか。

通勤途中に頭のなかで「光を止めたらどうなるだろう」と考えている変人サラリーマンであり
相対性理論を理解しきれておらず。また光速度普遍の法則も理解しきれていない者です。

参考になる文献や、URLなどを教えていただけるだでも大変ありがたいです。

回答No.4

leo-ultra · ベストアンサー

> 「光を止めたらどうなるだろう」

もう十年以上も前（2000年？）に、物理学者は実験室で最先端のレーザー技術を用いて
光を止めることに成功しています。空想の話じゃありません。

http://www.nikkei-science.com/page/magazine/0110/light.html

光速度普遍の原理に反する？

光速度普遍なのは、真空中の光の速度。
物質中の光の速度は屈折率の分だけ遅くなる。

お礼

ありがとうございます。気にしていたのは宇宙空間でブラックホールのように光に対し強力な重力が働けばその中心付近では光が身動きがとれなくなり、そのとき
E=mｃ２　という数式の関係はどういうふうになるのかと想像していたのです。
エネルギーが一定で、光が遅くなったとしたら、重さは重くなり。
その重さが光の吸収を早め、さらに重くなる。そのなかで止まらない光も存在した場合、エネルギーはどうなるのかと。。。

まさしく光が止まったという事例をご紹介いただきありがとうございます。

回答No.5

Tann3

私も相対性理論を未だに理解できない者ですが・・・。

　ご質問は、「鶏とタマゴ」のようなものです。
　他の回答者さんは、「光が曲がるのではなく、空間が曲がっているから」という説明ですが、「空間が曲がる」とは？　光が曲がることと同じレベルで「？？？」ですよね。

　相対論を構築する上で設けた「光は、空間の最短ルートを直進し、その速さは座標系のよらず一定」とする前提条件があるので、「光が曲がって見えるのは、光は直進するという前提からは、空間が曲がっているとするしかない」としているだけでしょう。

　光が重力で曲がって見える、というのは、特殊相対論の入門書の最初に出てくる、「等価原理」の説明のところで出てくる話ですね。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%AD%89%E4%BE%A1%E5%8E%9F%E7%90%86

　説明の例として、周りの見えないエレベータの箱が良く用いられます。
　重力のあるところ（地球上）では、止まっているエレベータの中では、下向きに重力が働いています。
　このエレベータを、宇宙空間に持って行けば、無重力となって、ふわふわ浮きます。これをロケットで加速し、ちょうど９．８ｍ／ｓ＾２の加速度で加速を続ければ、エレベータ内に地球上にいるような下向きの力が継続して働きます。
　特殊相対論の「等価原理」とは、この「地球上の重力による下向きの力」と、宇宙空間で一定加速度運動をするエレベータ内の下向きの力とは、区別できない、というものです。

　宇宙空間で加速度運動するエレベータに、横から直進する光を通過させると、光は下に曲がるように見えます。（極端な書き方をすると、右の壁の高さ１ｍから入った光は、左の壁に到達するまでにエレベータ自体が「上」に加速度運動しているため、左の壁の高さ９０ｃｍの部分を通過して外に出て行く。エレベータの外から見れば直進している。エレベータの中では、１ｍの高さで横向きに入った光が、次第に下向きに曲がって９０ｃｍの高さで出て行く。）
　エレベータ内にいる人は、自分たちは「加速度運動している」とは思わず、単に「重力がある」と思っているだけですから、「光の進む向きが重力の影響で曲がる」と見えるということです。

　エレベータの外から見た光の通過した距離はエレベータの幅そのものですし、エレベータの中で見た光の通過軌跡は放物線なので、外から見るよりも長い距離を通過しています。
　従って、相対論では、エレベータの中では、光が入ってから出て行くまでの時間は、外の時間よりも長くなければいけません。（光の速度は一定ですから）

　いずれも、「光は、空間の最短ルートを直進し、その速さは座標系のよらず一定」（こちらを固定して考える）という前提で議論しているために、「空間」「時間」を「可変」にしなければいけなくなるわけです。

　よく「相対論は間違い」だの「光速度一定の原理は間違い」といった議論を見受けますが、それは「正しい」「間違っている」ということではなく、現実世界で起こっていることを、「何を前提として（固定の原理、出発点として）理論体系を構築するか」ということだと思います。「間違い」という言い方ではなく、「受け入れられない」というべきなのでしょう。（もしくは「納得できない」、さらには「理解できない」）

　「光の進む向きが重力の影響で曲がる」というもの、「光速度一定」とか「光は空間の最短ルートを進む」とか「慣性質量と重力質量は等価」といった前提の下に導き出されていることです。
　従って、「光の進む向きが重力の影響で曲がる」ことを利用して、その前提である「光速度一定」を否定する理論が作れないか、というのは、最初に書いたように「鶏とタマゴ」のような議論なのだと思います。

お礼

丁寧なご解説をいただきありがとうございます。相対性理論について理解が深まりました。

回答No.3

ORUKA1951

三次元空間から一次元引いて平面として考えると良いでしょう。
ゴムで出来た膜を水平にピンと張って--太鼓の皮---空間を表します。
その上を車(ハンドル固定)が走ってきます。
幕の上に重りをひとつ載せてくぼみを作っておきます。
その傍を車が追加すると、車は曲がってしまいます。
　車の左右の車輪は固定されているのに曲がるのは、空間が曲がっているほうが距離が長いからです。車輪自体は同じ距離しか進んでいない。
　⇒重力 空間 歪み - Google 検索( https://www.google.co.jp/search?hl=ja&safe=off&q=%E9%87%8D%E5%8A%9B%20%E7%A9%BA%E9%96%93%20%E6%AD%AA%E3%81%BF&psj=1&bav=on.2,or.r_qf.&bvm=bv.44442042,d.dGY&biw=1024&bih=639&um=1&ie=UTF-8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi&ei=Pc1UUauWPMfClQXzg4HoCw )
※車自体が重力で引っ張られることは無視、あるいはないと考えること!!
　^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
　もしこの穴がとっても深かったら、車は相変わらず面上を同じ速さで動いていても、外から見るといつまでもたどり着けないように見えます。

回答No.2

tamioogata

>光の進む向きが重力の影響で曲がる事ができるなら、
曲がることはできない。

>光の速さは重力の影響で変化することはできないのでしょうか。
光の速度は変化しない。

超重力の影響で光が捻じ曲げられて、見える筈の無い暗黒星雲の裏側の銀河を観測することができる→×
重力の影響で捻じ曲がっているのは、光ではなくて、光が進んでいる宇宙空間そのもの、光はあくまでも自分のいる空間を直進し続けている。(重力の影響で曲がっているのは、光ではなくて光りが存在している空間そのものである)

遠くから観測すれば、確かに光は曲がって進んでいるように見える。
しかし、それは光が曲がっているのではなくて、光が直進している空間そのものが超重力の影響によって曲がっているのであって、光はその空間の中を直進しているにすぎない。

同じA点を発して子、A点からB点までを直線的に進む光と、同じA点からB点までを超重力で捻じ曲がった空間を進む光があったとする。

当然、何の影響も受けずに直線的に進む光の方が重力の影響を受けた光よりも先にB点に到達する。
しかし、後から到達した光の速度も普通の光の速度と同じで、捻じ曲がった空間を通過することで、到達するまでの距離が長くなっているだけなので、進行している時の光の速度には何も変わりはない。(高速度普遍)

もしも、光を止めることができたなら？
それが出来るのは、宇宙創成の源のビックバンに相対する力のみ。
宇宙の始まりが゜ビックバンだとして、それがから130数億年の歳月を掛けて成長して来た我々の存在する宇宙ですが、もしこの宇宙で光を止める(止まる)事が出来るとすれば、その瞬間は我々の宇宙が消滅する瞬間であることを意味すると思います。

ビックバンの力が、何かに反発して光の速度で大きく拡張を続けているのが現在の我々の住む宇宙空間です。
光りが止まるという事は、拡張に対して反発する力(収縮)が勝った場合のみです。

もし、そうなった場合は、１３０億年以上の時間を掛けて成長した我々の存在する宇宙は、再び１３０億年以上の時間を掛けて徐々に収縮するのではなく、その場合は「一瞬にして消滅する」らしいです。

以前に、TVのサイエンス番組(たぶんNHK)で、そのような説明をしていました。

お礼

ありがとうございます。
光が曲がるという考えは、相対性理論からは間違いという事。これからの勉強に役立てたいと思います。
また、きちんと質問をできていませんでしたが。光がとまる瞬間を考える事は。宇宙の始まりや、ブラックホールなどを理解するうえで大切な考察と考え質問させていただいておりました。

回答No.1

tiltilmitil

光が曲がっているのではなく、空間が曲がっているのだそうです。

　例えば、平面の紙に定規を使って線を引いたら直線ですよね。では、その紙を丸めたら。3次元では曲線ですが、引いたのは間違いなく直線でしたよね。