情報の伝達速度は光速を超えることはない、本当？

質問

情報の伝達速度は光速を超えることはない。
と教わりましたが、本当でしょうか。
光速を超えたインフレーションの時、宇宙はどうして均一化したのでしょう。

回答No.13

noel_lapin

「時間と空間の性質が相対性理論に従う」ことは、不自然・非日常的ですが、多数・長年の経験で確かです。そのことと、「超光速が無い」という話の間には、１つクッション（下記）があります。

（１）
ある観測者PにとってAという事象の後にBという事象が発生するとき、その観測者から見て超光速で走っている観測者Qにとっては、Bより後にAが発生するように見えます。

ここでAとBに因果関係があっても無くても、Pで見るとA→Bの順、Qで見るとB→Aの順になります。

（２）
世間一般の立場では、「AとBに因果関係がある場合、それではQにとって原因のAが結果のBより後になって、ダメだ」と考えます。しかし、別の立場として「Qは特殊な観測者だから、順序が逆でも構わない。日常生活に支障はない」と考えることもできる、と私（素人）は思います。

（３）
「時間と空間の性質が相対性理論に従う」と、光速以下の観測者を加速していってQのような超光速にもっていくことが、できないと思います。その理由は、速度が速くなるほど加速に必要なエネルギーが際限なく大きくなるからです。

しかし、不確定関係のある量子力学的な現象（ミクロの素粒子反応）では、「時間と空間の性質が相対性理論に従う」と考えますが（相対論的量子力学、重力は考えない）、かつ「短時間の間、エネルギーが保存しない」「超光速で未来から過去に走る粒子を計算に含める」ことが、行われています。

また、量子絡みの実験では、超光速で絡みの解消が伝達することが、繰り返し確認済みです。
相対論的量子力学が、かなりの精度で成り立つことは確認済みです。

（４）
世間一般の立場では、量子絡みの破壊が超光速で起きても、実際の情報伝達は光速以下の古典力学的に行われるし、未来から過去に走る粒子は計算の途中で考慮するだけで、外部には出てこないので、「超光速は無い」と考えます。

回答No.12

foomufoomu

＞情報の伝達速度は光速を超えることはない。
「あらゆる観測される速度は光速度を超えることはできない」ことになっています。
ここで注意しないといけないのは、「観測される」という部分です。

地球から０．５ｃ(ｃは光速度)で遠ざかる宇宙船があったとします。この宇宙船から、地球と反対方向に電波を飛ばすと、宇宙船から観測した電波の速さは１ｃですが、地球から観測した電波の速さも１ｃです。(１．５ｃになりません。)
これは実験の結果から導かれた結論なので、ほんとにそうなるのです。

しかし、ほんとは１．５ｃですよね。この１．５ｃにあたるのが「光速を超えたインフレーション」のことで、「光速を超えることはない」は地球から観測した速度のことです。

お礼

お答え有難うございます。

そもそも私の疑問は、
(1)　インフレーションは本当にあったのか
(2)　因果律の作用は光速を超えて伝わるのか
(3)　そもそも因果律とは何なのか

なのですが、特に(3)は興味深いと思います。
ミクロの世界では因果律が成立しないとか言われてますが、
、、、でも量子論も私には信じきれないところがあります。

(3)については改めて別スレッドを立ててみようかと思います。
有難う御座いました。

回答No.11

s_hyama

一般に光速を超えないのは、同一時空点における２つの物体や波動の相対速度のみ。
空間的、時間的に離れた物体の相対速度には上限はありません。

お礼

お答え有難うございます。

そもそも私の疑問は、
(1)　インフレーションは本当にあったのか
(2)　因果律の作用は光速を超えて伝わるのか
(3)　そもそも因果律とは何なのか

なのですが、特に(3)は興味深いと思います。
ミクロの世界では因果律が成立しないとか言われてますが、
、、、でも量子論も私には信じきれないところがあります。

(3)については改めて別スレッドを立ててみようかと思います。
有難う御座いました。

回答No.10

Tacosan

インフレーション自体は「光速を超えて情報を伝えた」わけじゃない... んじゃないかな.

お礼

お答え有難うございます。

そもそも私の疑問は、
(1)　インフレーションは本当にあったのか
(2)　因果律の作用は光速を超えて伝わるのか
(3)　そもそも因果律とは何なのか

なのですが、特に(3)は興味深いと思います。
ミクロの世界では因果律が成立しないとか言われてますが、
、、、でも量子論も私には信じきれないところがあります。

(3)については改めて別スレッドを立ててみようかと思います。
有難う御座いました。

回答No.9

chiha2525

前提が抜けています、相対性理論が正しいならば、です。

インフレーション時は誤解です。光速以下である程度相互作用した後、どこかから始まったインフレーションにより宇宙が爆発的に拡大したのですが、インフレーションを起こすのが伝わったのも光速以下であるはずですし、インフレーションでは各々がばらばらになっただけで、何かが光速を超えて伝わったわけではありません。

何かが光速を超えて伝わる可能性は否定されたものではありません。昨年、ニュートリノが光速を越えて伝わったのではないかとCERNで発表があったのは記憶に新しいです。（機器の不備だったようですが）
もし何かが光速を超えて情報を伝えられることが分かれば、相対性理論が修正されることになるでしょう。

お礼

お答え有難うございます。

そもそも私の疑問は、
(1)　インフレーションは本当にあったのか
(2)　因果律の作用は光速を超えて伝わるのか
(3)　そもそも因果律とは何なのか

なのですが、特に(3)は興味深いと思います。
ミクロの世界では因果律が成立しないとか言われてますが、
、、、でも量子論も私には信じきれないところがあります。

(3)については改めて別スレッドを立ててみようかと思います。
有難う御座いました。

回答No.8

noel_lapin

インフレーション前に均一だったと考える他ないような気がします。

インフレーション中は各部分は超光速で移動しているので、インフレーション中に相互伝達して密度や温度が均一になる、ということはありえません。当然、インフレーション後はインフレーション前よりも不均一になるはずです。

それでも現在の宇宙背景輻射は比較的均一で、インフレーション中に生じたゆらぎが比較的小さかったことになると思います。

他の説明は tadys さんの説明で良いと思います。

お礼

お答え有難うございます。

そもそも私の疑問は、
(1)　インフレーションは本当にあったのか
(2)　因果律の作用は光速を超えて伝わるのか
(3)　そもそも因果律とは何なのか

なのですが、特に(3)は興味深いと思います。
ミクロの世界では因果律が成立しないとか言われてますが、
、、、でも量子論も私には信じきれないところがあります。

(3)については改めて別スレッドを立ててみようかと思います。
有難う御座いました。

回答No.7

ibm_111

地平線問題ですね。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E5%B9%B3%E7%B7%9A%E5%95%8F%E9%A1%8C#.E5.9C.B0.E5.B9.B3.E7.B7.9A.E5.95.8F.E9.A1.8C
インフレーションを前提とした、標準的な回答は

インフレーションの間、宇宙は指数関数的な膨張を起こし、因果律的につながりのある各領域が、それぞれの地平線を超えて膨張する。ハイゼンベルクの不確定性原理から、このインフレーション期には量子論的な揺らぎが存在したことが予想されている。この揺らぎが後に宇宙スケールにまで引き伸ばされることになる。これらの揺らぎが現在の宇宙に見られる全ての構造の種となる。インフレーションの後、宇宙はハッブルの法則に従って膨張し、因果律的につながりのある範囲を超えて拡大した領域が再び地平線内に入ってくる。こうして CMB に観測されている等方性が説明される。

お礼

お答え有難うございます。

そもそも私の疑問は、
(1)　インフレーションは本当にあったのか
(2)　因果律の作用は光速を超えて伝わるのか
(3)　そもそも因果律とは何なのか

なのですが、特に(3)は興味深いと思います。
ミクロの世界では因果律が成立しないとか言われてますが、
、、、でも量子論も私には信じきれないところがあります。

(3)については改めて別スレッドを立ててみようかと思います。
有難う御座いました。

回答No.6

lv4u

No.5です

>>私の疑問は宇宙の「空間」そのものがインフレーショの時その広がりが光速をはるかに超えていたことなので、
その時、宇宙の均一性はどうして保たれたのかということです。光速を超えて因果律が成立するのでしょうか。

ＱＡサイトをみると、現代宇宙論を真実だと思っていない方がわりといらっしゃるようです。
私も、同じように、インフレーション理論が真実だと思っていません。
ですから、均一性がどうして保たれたのか？なんて考えるのは無駄だと思っています。

また、光速を越えていても因果律は成立すると思っています。

いずれにしても、「実験」で確認できないことですからね。そのため、こういった宇宙論は、正当な物理学の仲間とはみなされてないようです。

お礼

お答え有難うございます。

そもそも私の疑問は、
(1)　インフレーションは本当にあったのか
(2)　因果律の作用は光速を超えて伝わるのか
(3)　そもそも因果律とは何なのか

なのですが、特に(3)は興味深いと思います。
ミクロの世界では因果律が成立しないとか言われてますが、
、、、でも量子論も私には信じきれないところがあります。

(3)については改めて別スレッドを立ててみようかと思います。
有難う御座いました。

回答No.5

lv4u

>>情報の伝達速度は光速を超えることはない。
と教わりましたが、本当でしょうか。

特殊相対論が生み出される元になった電磁気学のMaxwell方程式により、電磁波の存在が予想されました。
そのMaxwellは、ベクトルポテンシャルを実体として考え、電磁波を運ぶ媒体が非物質的？な「エーテル」だと思っていたそうです。
ちなみに、電磁気学の教科書で学ぶMaxwell方程式は、ヘビサイドの手による簡略版です。

オリジナルのMaxwell方程式によれば、「縦波」の電磁波が存在する可能性があるといいます。そして、地震波では、P波（縦波）のほうがS波（横波）より速いのは、皆さん御存知のとおりです。
つまりは、光速よりも速い伝達速度が実現される可能性があるわけですね。

また、ＥＰＲパラドックスを解明するためのベルの不等式の実験結果は、不等式が満足されておらず、量子力学が正しいことが立証されました。
これは、光速を越えた速度で情報伝達が行われたことを示す証拠であるという主張につながります。つまり、「光速は越えられない」は否定され、アインシュタインの理論が壊滅したわけです。
ただし、ベルの不等式の実験結果によっても、「”隠れた変数”が存在しないことを証明したことにはならない」という方もまだいらっしゃるみたいです。

お礼

有難う御座います。

私の疑問は宇宙の「空間」そのものがインフレーショの時
その広がりが光速をはるかに超えていたことなので、
その時、宇宙の均一性はどうして保たれたのかということです。
光速を超えて因果律が成立するのでしょうか。

回答No.4

tadys

この時の光速は「真空中の光速」なので、真空中でなければ光速を超える現象は存在します。
例えば、チェレンコフ光を発生する電子は（水中の）光速より高速です。

「情報の伝達速度は（真空中の）光速を超えることはない」は本当です。
もし光速を超えるとすると因果律が破綻します。

量子テレポーティーションが実現したからと言って超光速通信が可能なわけでは有りません。
駄目な理由はこちらを参考に
http://www.nucleng.kyoto-u.ac.jp/Groups/Gr4/Gr4-1/qtelpo.html

この様な科学的な疑問についてはサイトのアドレスが ac.jp で終わるものを参考にすればほぼ間違いないです。
ac.jp は大学などの教育機関のサイトです。アメリカの場合は edu

宇宙背景放射は完全に均一ではなく、ゆらぎが有る事が観測されています。
http://www.a.phys.nagoya-u.ac.jp/~taka/research/psfiles/ublock03.pdf

お礼

お答え有難うございます。

そもそも私の疑問は、
(1)　インフレーションは本当にあったのか
(2)　因果律の作用は光速を超えて伝わるのか
(3)　そもそも因果律とは何なのか

なのですが、特に(3)は興味深いと思います。
ミクロの世界では因果律が成立しないとか言われてますが、
、、、でも量子論も私には信じきれないところがあります。

(3)については改めて別スレッドを立ててみようかと思います。
有難う御座いました。