光より早いもの？光の速さは可変？

質問

光より早い物って存在有るんですか？
僕の知識では光より早いと過去に行く（特殊相対性理論？）！
光より早い物はないって理解してるんですが・・・（間違ってるかもしれません）
ここから本題に入ります。（光の速さ：V1とする）
静止している物から光を発光すると光の速さはV1。
ここでマッハ２くらいで飛ぶ飛行機（速度V2）から光を出すとV+V2となり
光より早くならないんですか？そしたら過去に光が行くのですか？
もし光の速さが変わらないのであれば光の速さは伸縮するんですか？？？
なぜ早さが変わるんですか？教えてください。

回答No.9

purexml

光はずっと約秒速30万kmで一定に動いています。
宇宙でも、動いている車の中でも、あなたの横でも。

ただ、光は見る人によっては速度が変わります。
この事をを大まかですが、相対性理論といいます。

光の速さが一定なのは
(マイケルソン-モーレーの実験)で実証されているようです。http://homepage1.nifty.com/tac-lab/history.html

なぜ一定なのか？はわかりません。
ただ、実験でそう実証されてしまっているという事なのでしょう。

回答No.8

tasukete31

光より早い物はありませんが、光より早い現象はあります。宇宙の広がり、膨張です。宇宙の遙か遠方になると、光より早く恒星が遠ざかっているので、永遠に地球に光が届きません。

回答No.7

queschan

taro813 さん
＞マッハ２で飛ぶ飛行機（速度Ｖ２）から出す光は飛行機に乗っている人が見ると
＞速度Ｖ＋Ｖ２（乗っている人にとってはＶ）、地上から見ている人には速度Ｖに見える。
これは違いますよ。
この考え方は相対論以前のニュートン力学の考え方です。

＞飛行機に乗っている人が見ている光と地上の人が見ている光は同じでしょうか？
同じ光を異なるスピードで動く人が見ても光の速度が同じように見える
という日常の感覚ではおかしく感じることが実験事実だったのです。
したがって時間や空間が人によって異なるということになるのです。

＞ある光とまったく逆方向に進む光との速度の差は光の２倍になるが
上のような理由から２倍にはなりません。
No.4 の guiter 先生の回答にある通りです。

＞わたしは、光が観測できたり、
＞光の速度が計測できるのであれば光より速い物が存在するはずだと思います。
＞光より速いものがなければ光は観測できたり
＞光の速度が計測できるはずはないと考えます。
そうとは限らないと思います。
距離と時間が測定出来れば速度は求めることが出来ます。
参考URLに測定法がいくつか挙げられています。

指摘ばかりで恐縮ですが、ご参考までに。

参考URL：

http://www.wnn.or.jp/konet/nazenaze/hayasa/hayasa.html

回答No.6

taro813

マッハ２で飛ぶ飛行機（速度Ｖ２）から出す光は飛行機に乗っている人が
見ると速度Ｖ＋Ｖ２（乗っている人にとってはＶ）、地上から見ている人
には速度Ｖに見える。つまりどちらの立場からも光の速度はＶに見える。
飛行機に乗っている人が見ている光と地上の人が見ている光は同じでしょ
うか？（わたしは違う光を見ているじゃないかと思います）
ある光とまったく逆方向に進む光との速度の差は光の２倍になるが一方の
光からもう一方の光は観測できない（少なくとも光では）。
同じように光の速度で運動する物体から発射された光（その物体にとっての）
は我々からは観測できない。光の速度で運動する物体にとっては空間がその
運動方向に歪ん（縮ん）でしまうのでもはやその運動方向と同じ方向に進む
ことは難しくなるはずです。したがって光の速度で運動する物体にとっての
光はその運動方向とは別の方向に進むと考えます、つまり光の速度で運動す
る物体から発射された光の速度はＶ＋Ｖとはならず。したがって我々から見
ると光の速度を超えるものはないように見えるのではないでしょうか。
わたしは、光が観測できたり、光の速度が計測できるのであれば光より速い
物が存在するはずだと思います。光より速いものがなければ光は観測できた
り光の速度が計測できるはずはないと考えます。

回答No.5

Hikaru99

光の速度は、秒速約三十万キロメートル。一秒間に地球を７
周半もしてしまう、ものすごい速度ですが、光の速度は無限大
ではありません。物体をどんどん加速し続ければ光速を超える
ことができるのでしょうか。若き日のアインシュタインも同じ
ことを考えたそうです。彼は手鏡を持って自分が光の速さで走
ると、自分の顔から出た光は自分と同じ速さ（光の速さ）で進
むのだから、鏡には自分の顔が映らないのではないかと考えた
のです。しかし、それは、光が止まってしまうのと同じことに
なるので、そのようなことはありえないと考えました。同じ頃、
移動している光源からでる光の速度は（光源の速度＋光速）に
はならないことを実験で証明されました。動きながら光を見て
も、光源が動いていても、光の速さは同じだったのです。つま
り、光源や見ている人がどのように速く動いても、常に光速は
秒速約三十万キロメートルで変わらないことがわかったのです。
ところで、物体を光速で動かそうとする場合に、質量につい
て避けられない問題点が生じます。仮に光速に近い速度で飛ぶ
ロケットを開発したとします。ロケットの速度を光速に近づけ
ようとすればするほど、加速するために必要なエネルギーが増
えて、どうしても光速まで到達できません。加速に必要な力が
増えるということは、ロケットの速度が速くなるに従って、ロ
ケットの質量が増加すると考えることができます。実際、電子
や陽子の加速器で光速に近くなるまで加速すると、加速するた
めに加えたエネルギーは質量を大きくするのに使われてしまい、
決して光速にできないことが知られています。このように、エ
ネルギーと質量が等価であり、速度が増加すると質量が増加す
ることをアインシュタインは有名な相対性理論で示しました。
それから、時間についても問題点があります。仮に、地球か
ら光速に近い速度で離れているロケットに向かって、地球から
光を送ったとします。ロケットに乗っている人が光の通過する
速度を測定しても、光は秒速三十万キロメートルで一瞬に過ぎ
ていくように見えます。しかし、ロケットは光速に近い速度で
飛んでいるわけですから、ロケット内の時間の流れが、地球と
比較してゆっくりと進んでいなければ、光速度一定のつじつま
が合わなくなります。ロケット内と地球では、それぞれ異なる
時間の物差しを持ち、時の流れが同じではなくなっています。
物体が光速に限りなく近づくと、外にいる人から見ると物体内
の時間の進み方が限りなく遅くなり、仮に光速を超えると時間
の概念が崩れることになります。
　物体が光速に近づくと、物体の質量が無限大に近づき、時間
の壁という障害が出てきます。それらが崩れない限り、物体が
光速を超えることはできません。
私たち人類にとって未知なことがたくさんあります。物体の速
度が光速を超えるという大発見はありえないとは言い切れない
でしょう。

参考：光と色の100不思議（東京書籍）

参考URL：

http://homepage1.nifty.com/kuwajima/lac100/

お礼

うわー！いっぱいありがとうございます。
読んでいるとなんとなくわかった気がしてきました。

回答No.4

guiter

もう回答は出ているので蛇足ですが、

相対性理論は光の速度は
止まっている人から見ても動いている人から見ても一定である
という光速度不変の原理を基本原理としています。
これ自体は導けるものではありません。

＞もし光の速さが変わらないのであれば光の速さは伸縮するんですか？？？
とありますが、光の速さを一定とすると
速さが伸縮ということではなく
それぞれの観測者の時間の進み方などが異なるということになるわけです。

ちなみに、速度の足し算は相対論的には
　(v1 + v2)/( 1 + v1*v2/c^2 )
となります。
ここで、c は光速度、^2 は２乗の意味です。
この式を見ると、v1 や v2 が光の速さに比べて遅いとき
（質問文中のマッハ２でも遅いということになります）
私達がふだん使う
　v1 + v2
という結果になります。
また、ご質問の例のように v1 = c とすると
　(v1 + v2)/( 1 + v1*v2/c^2 )
＝(c + v2)/( 1 + v2/c)
＝ｃ
となりますね。
ｃが一定という原理から導いた式なので当然の結果ですが。

お礼

どうもありがとうございます。式で解明なんかすごいですね。
数式的にはよくわかりました。

回答No.3

k-fon

＃１、＃２の方の補足です。

光というのは不思議なもので、だれがどこで見ても常に同じ速度になります。

例えば、光の速さをＶ１，飛行機の速さをＶ２（当然Ｖ１＞Ｖ２です）として、Ｖ２の飛行機の前方にＶ１の光を放出したとすると、Ｖ２がどんなにＶ１に近い高速であっても、
・地上から見た光(Ｖ１＋Ｖ２)の速度
・飛行機の中から見た光(Ｖ１)の速度
が全く同じ速度になります。たとえＶ２が光の９９．９９９９９％であってもです。

あと、もしも光より早く移動する事ができると仮定したら、「過去に行ける」というよりも「過去を見る事ができる」が正しいのではないのでしょうか？
例えば、地球上での様子を人工衛星から観察する場合、通常は当然リアルタイムです。
しかし、もしこの人工衛星が光の二倍のスピードで地球から遠ざかっていけば、その人工衛星はその時点より過去に地球上から発せられた光（情報）に追いつく事になります。そのため、これをどんどん進めれば、何年でも何億年でも過去の様子が分かりそうです。
（そんなに遠ざかると地球上の光は全方向に放射されるためどんどん弱まりますが、この際それは目をつぶって下さい。）

後半はちょっと自信ありませんが、前半は自信ありです。

お礼

どうもありがとうございます。後半がなんか具体的で分かりやすかったです。

回答No.2

MSZ006

今のところの物理学では光速より速いものはありません。
マッハ２で飛んでる飛行機から光を出しても地上にいる人に見える光の速さはやはり光速で一定です。ただし＃１のsesameさんが仰るように波長が違って見えます。
これに関連して、時間の進み方がゆっくりに見えるとか、長さが縮んで見えるとか、相対性理論によるといろんな現象が起きます。相対性理論は結構難しいですが（私は大学で相対論の講義を受けてましたが途中で挫折しました）よーく勉強してくださいね。

お礼

どうもありがとうございます。勉強します。

回答No.1

sesame

>>ここでマッハ2くらいで飛ぶ飛行機（速度V2）から光を出すとV+V2となり
V+V2となり…ません。
光速度は慣性運動をしているどんな物体から発するものでも、また受けるものでも、常に一定です。
マッハ2で飛ぶ飛行機からも、時速4kmで歩く人間からも、はたまた9.999...cで飛ぶ宇宙船からも、光はすべて等しい速度で発しています。

移動しているから出る光は振動数（波長）が変わるだけです。
相対的に接近している物体同士では光の振動数は上がる（波長が短くなる）。
相対的に離れつつある物体同士では光の振動数は下がる（波長が長くなる）。

お礼

早速ありがとうございます。概要は分かりました。