光速度はなぜ？

質問

光速度はなぜ秒速30万キロメートルなんですか？？別に秒速100万キロメートルでも秒速340メートルでも良い様な気がするんですが。なぜ光は秒速30万キロメートルで伝わるのか？なぜもっと速い速度で伝わらないのか？たまたまですか？教えてください！

回答No.2

marimo_cx · ベストアンサー

たまたまと言ってしまえばたまたまです。

E=mc^2

↑
この式は結局のところ最初にc（光速）があって作られたものですから。
物体は速度が速くなるにつれて質量が増加し、光速で質量無限大になるのでそれ以上加速できないという理論はあるわけですけど、じゃぁ何で光速が光速なのかなんて、神でもわからないことかもしれません。

ちなみに光速を超える速度の粒子があるかもしれないと言われていますが、確かまだ直接観測されたことは無かったと思います。（間接的に検出したというニュースは聞いたことがありますが、追試成功の話は聞いていないような気がします）

お礼

ありがとうございます♪
最初質問の文がへたくそでちゃんとわかってもらえるかが心配だったのですが、わかってもらえてうれしいです。

>じゃぁ何で光速が光速なのかなんて、神でもわからないことかもしれません。

そうですか・・。なぜ光速度が30万キロメートルなのかという疑問がやっと解けました。わからないんですね。きっとわかったらノーベル賞間違いなしですね♪ありがとうございます(^_^;)

回答No.13

CaF2

こんばんは、素敵な盛り上がりですね。

　で、科学史を学んでいる浅学な者としては

「　『基礎定数が、なぜその値なのか？』
という疑問に答えられるほどの知的段階には、
我々人類はまだ至っていない。」

というのが実感です。

　光速に限らず、たとえば、電気素量「ｅ」が、なぜ
　　ｅ≒1.6E-19[C]
なのか？をはじめ、「力の源」の基礎定数関係は、軒並みなぜその値なのか？
が分かりません。
　いや、「電荷が、なぜ力の源になるのか？」すらも真の意味では
分かっていません。

　むしろ、我々が知っている物理学は、
　「物理量と物理量が、定数を介してどう結びついているか？」
という「因果」を知ることに終始しているのです。

　「光速」とは、まさしくこの「因果」が伝わる上限の速度なわけですね。

　人間原理が必要十分条件かどうか？は議論が尽きない難しい問題なので
私にはとても触れられませんが
　物理基礎理論の中には、

「あらゆる物理定数の世界（宇宙）が存在し、たまたま、我々人類が
生まれた、この宇宙が、本当にたまたま、この物理定数値である」

　という、偶然的で弱い人間原理性を説くものがあります。

つまり　

　光速が　100万キロメートルの世界も、340メートルの世界も、すべて
（どこかに）あって、我々が生まれた世界が、たまたま、秒速３０万キロ
メートルであった！

という言いかたして、これなどは、kabimochi様も納得しやすい言い方
なのではないでしょうか？？

　光速が、物理定数の中で、特別な位置を占めている理由は
みなさんが言われるとおりです。

　ご質問の本質とは、ちょっと違いますが、測定論側からの説明を補充して
おきますと、

「光速度が一定であるという法則」を公理としてしまえば、

　　光が移動するのにかかった時間　＝　２点間の距離

になるので、

　　　距離を測ること　＝　時間を計ること

になるため、

　　　技術的に最も正確に計測できる時間測定の誤差で、距離も測れる
ようになった！
　という応用的な面も非常に重要なことです。

長々と書いてすみませんでした。ではでは！

お礼

ありがとうございます♪
時間の方が正確に計れるなんて考えもしませんでした。身の回りで時間を正確になんていわれてもストップウォッチくらいしかないですもんネ(￣∀￣∠)それも手動・・。
なんだか電気素量ってのは完全に初めて聞きましたまた調べてみたいと思います。浅学のさらのさらのさらに浅学なものでして(笑)
人類の知的段階ってのはまだまだですね♪地球にやってきてる（かもしれない）UFOなんかに乗ってる人にとっては人類なんて岩場に生えてるコケみたいなもんかもしれませんね(T_T)
てかもっと違う時代に生まれたかったですねえ・・。もっと昔の地球が謎で溢れてたような時代か、もっと未来の宇宙を行き来してるスターウォーズみたいな時代とか・・。
せめて車が空を飛んでれば良かったのになぁ・・(-_-;)
そろそろ締め切りたいと思います。これ以上書くこともなさそうだし・・。

回答No.12

coco1

No6さん、No7さん、訂正ありがとうございました。タイプミスです。kabamochiさん、混乱させてすみませんでした。
「憎くなく、似よ子や」ですから、末尾は2458ですね。

お礼

タイプミスですか。そんな混乱なんて・・ちょっとしたけど・・(笑)
「憎くなく、似よ子や」なんて覚え方があるんですね。
勉強になりました。ありがとうございます♪

回答No.11

noname#108554

では、人間原理的な立場から。

あまり光速度が大きかったら。
E=mc^2の式において、エネルギーが現状より大きくなるわけですから、
太陽内部のエネルギーはそれだけ余分に生産されます。
すると、エネルギー密度を下げるため、温度を下げざるを得ず、太陽の半径は大きくなります。（たぶん・・）

あと、光速度が大きいとどうなるか考えましたが、
よく分かりません。
この手の「基礎定数をいじったらどうなるか？」という話は、
池内了著「宇宙と自然界の成り立ちをさぐる」
という本の12章「自然の安定性」というところが詳しいです。
素粒子の質量を変えたら、とか、重力相互作用がもっと大きかったら、とか考察されています。
光速度についてはでてませんが。

以下、蛇足です。
No.8の方
>（加速度０のとき特殊相対論，加速度があるとき一般相対論，です．）

いささか不正確ですね。
正確には、重力を考えないとき特殊相対論，重力を考えないとき一般相対論、です。
（これも「ただし」が入りますが、細かいことなのでパス）
啓蒙書のたぐいには、双子のパラドックスを一般相対論をもちださないと解決できない、ようなことを書いているものがありますが・・・

ちなみに、啓蒙書（専門書でもあるかも）における相対論のよくある誤解
1.質量は速度とともに増加する。
2.加速度運動は一般相対論でないと正確に扱えない。
3.光速度は一定（いや、ミンコフスキー空間では確かに一定なんだけど。）

お礼

>あまり光速度が大きかったら。
E=mc^2の式において、エネルギーが現状より大きくなるわけですから、
太陽内部のエネルギーはそれだけ余分に生産されます。
すると、エネルギー密度を下げるため、温度を下げざるを得ず、太陽の半径は大きくなります。（たぶん・・）

ですか・・。太陽だけでなくすべて大きくなるかもしれませんね。だとするともし光速度が秒速60万キロメートルでも、大きさが2倍（？）になってつまり単位も2メートル＝1メートルになって、結局は秒速30万キロメートルに落ち着くのかもしれませんね。
まあ根本的なところが解決されてないかもしれませんが。(@_@)
ありがとうございました♪

回答No.10

Mell-Lily

干渉計という実験器具を利用しますと、非常に高い精度での光速の測定が可能になります。現在では、光速の測定の精度は、長さの測定の精度より良くなりましたから、長さは、光速から定義されます。
光速が、3*10^8という値であることは、長さと時間の決め方によって決まってくることです。

お礼

干渉計ですか・・。なんだか人類の科学はこんなもんを作ったりしたわりには真空中の光速度がなぜ秒速30万キロメートルかがわからなかったりしてすごいのかすごくないのかわかりませんね・・。(>_<)
干渉計もまた調べてみたいと思います♪
ありがとうございました。

回答No.9

First_Noel

すみません，私，どえらい勘違いしておりました．
アインシュタインのノーベル賞受賞理由は，＃７さんの通り，
光電効果に関する功績のものでした．

ブラウン運動については確かにアインシュタインは「酔歩方程式」の
導出を行ったのですが，それはノーベル賞ではありませんでした．

＃８中の誤りについて訂正いたします．お騒がせいたしました．．．

お礼

光電効果でしたか♪光電効果というのは何でしたっけ・・(爆)
ブラウン運動は花粉のやつだからわかったんですが・・。確か本があったような気がするので読んでみたいと思います。
ありがとうございました♪

回答No.8

First_Noel

＃５さんの件ですが，＃７さんが指摘されている通り，
アインシュタインは「なぜ一定か？」でノーベル賞はもらっておりません．
アインシュタインは「相対性理論」で光速度不変を定義して理論を進めました．
（加速度０のとき特殊相対論，加速度があるとき一般相対論，です．）
ちなみにアインシュタインのノーベル賞は「相対性理論」の功績ではなく，
「ブラウン運動」に関する理論に対して与えられました．
ブラウン運動とは，水に浮かべたほこりが風も動きもないのにじぐざぐと
振動しながらゆれ動く現象のことで，これは水分子がほこりにぶつかることに
よって生じます．

光速度はなぜその値か？なぜ一定か？・・・これは皆さんご指摘の通り，
たまたまでしょう．

理論物理では，無数に存在するとされている宇宙が扱われていて，
その個々の宇宙の中では物理定数は我々の知っている物理定数とは
異なる値を持つだろう，とされています．

だから他の宇宙ですと，光速は秒速１ｍかも知れない？

お礼

ありがとうございます♪
なるほど♪ほかの宇宙だと光は秒速１メートルかもしれないですか？！そんな宇宙では家から出るのでさえワープ航法とかが使える宇宙船かなんかが必要そうですね・・・(汗)地球一周なんて夢のまた夢かも？？
また逆に考えるとこの宇宙の真空での光速度がもし秒速1億光年くらいだったら宇宙旅行も楽勝だったかも？光速の1％でアンドロメダ銀河まで2.3秒？

回答No.7

oshiete_goo

補足の追加です
今の定義値は1983年にそれまでの実測値をもとに採用された
299792458m/sが正しい定義値で，299792454m/sは思い違いです．本当は，１ｍを真空中の光速を元に定義し直したというのが，より正確な表現です．
http://gggzzz.cool.ne.jp/zakkisou/mukasizakkisou/9910zakkisou.html
など参照．

また，アインシュタインのノーベル賞受賞理由は光電効果の研究に対してで，相対性理論に対してではないです．
http://shortie.cool.ne.jp/pickups/library/einstein/einstein2.html
等参照．

なお，『光速度』という言い方をされていますが，真空中の光速度（より一般には，静止質量が０の粒子の真空中での速度）といっておいた方が適切かと思われます．

なぜ，ｃ0＝約30万km/sか？深遠な意味は勿論筆者にも分かりませんが，例えばMaxwell方程式でｃ0＝1／√(ε0μ0)という関係にあることからも分かるように，『真空がもつ性質』だというのが，ひとつのレベルでの説明ではあるでしょう．（なお，ε0：真空の誘電率，μ0：真空の透磁率）

お礼

ありがとうございます。

>299792458m/sが正しい定義値で，299792454m/sは思い違いです．本当は，１ｍを真空中の光速を元に定義し直したというのが，より正確な表現です．

ですか・・。距離ってのは光速度から定義されるんですね。誰かの身長からでも計ったのかと思ってました(×_×;)
真空が持つ性質ですか。うーむ、なるほど・・。

回答No.6

oshiete_goo

補足です.
>299792454m/sec
現在は, 真空中の光速は
299792458m/s(定義値)
です.

お礼

ありがとうございます♪
定義値ってのは「そうしよう！」って事で、実際の値は299792454m/secってことですか？それとも、
299792454m/secは間違いで299792458m/secが正解ってことかな？まあたかが4mの違いなんてほとんど気にならないような気もしますけど・・。

回答No.5

marimo_cx

> なぜ一定か、わかったらノーベル賞！？

アインシュタインがもらっていたかと思います。

お礼

たしかにそうですね♪アインシュタインだったんですか。誰か別の人だと思ってました・・(汗)

回答No.4

crimson

結局は「そういうもんだから」としか言えません。

そもそも光速度問題の本質は、
「速度があるとすればいくらなのか」
というところにあり、その点この質問は

「どうして１は５ではないのか」

と問うようなものなんですよ…。

補足

ありがとうございました。

>そもそも光速度問題の本質は、
「速度があるとすればいくらなのか」
というところにあり、その点この質問は

「どうして１は５ではないのか」

と問うようなものなんですよ…。

ですか・・。確かにそんなもんわかっても何にもならないかもしれませんね・・。あっ、でもそれがもしわかったら超光速移動の実現！なんてことに・・・ならないか・・。
相対性理論なんてだいっきらいだぁ！(笑)