光速度不変と最高速について

質問

なぜ、光の速度が不変なのですか？
なぜ、光が最高速なのですか？
光の速度に近づくと見かけの質量が増大するのは、実証されてますか？

回答No.1

tetsumyi · ベストアンサー

光速度不変を法則として取り入れて相対性理論が確立されました。
その結果、光の速度が不変なのではなくて、距離は単なる長さでなく時間の関数であることを物理法則として認めなければならなくなりなりました。
すなわち全ての物理法則は離れた場所に影響を及ぼすには時間の遅れが発生するということになります。
これは１つの粒子が２つの地点で同時に存在できないことになり、宇宙の安定のために重要な要素となります。

素粒子の加速実験で光の速度に近づくと見かけの質量が増大することは確認されています。

補足

見かけの質量が増大するのは、何に対して増大したのですか？
自分自身ですか？

回答No.7

雪中庵（@psytex）

＞正のエネルギー、負のエネルギーって極性は

エネルギーの正負は、極性ではありません。
物理の基本から学びましょう。

補足

＞空間軸と時間軸の等距離点に、“ゼロの面”ができます。

失礼しました、0ポイントの極みの話をされていたのかと思いました。

回答No.6

雪中庵（@psytex）

＞真空と光の関係

「空間的広がり」自体が、仮説に過ぎません。
（無=無限の潜在的な認識可能性の感受表面での
量子相互作用パターンに基づく）
そもそも「物体と空間」の関係そのものが、絶対的な
ものではなく、通常粒子の負エネルギー状態が
ギッシリ詰まった状態から１個粒子が抜けるた跡
（空孔）が、反粒子（正エネルギーで反対の性質）として
認識されるように、逆に自分を構成する「通常粒子」が
「空孔(反粒子の負エネルギー状態の詰まった中の)」
でもあり得ます（等価）。
ただ、どちらの基準を、「自分」の側に認識するかだけの
違いであって。
そして、そうした「仮説的空間の広がり(時空仮説)」の中に、
本来、相補分化している自我仮説が、有限な広がりを
持っていることで、先験的存在を完全に否定している。

補足

正のエネルギー、負のエネルギーって極性はどうやって決めたのですか？
電子の流れみたいに、実は逆ってありえませんか？
あと、重力は正負どちらですか？

回答No.5

雪中庵（@psytex）

相対性理論は、静止質量を持つ物体を光速に加速するには無限のエネルギーを要する＝越えるのは不可能、としていますが、最初から超光速の物体は禁止していません。
ただ、エネルギーが虚数になるだけです。
この「虚数エネルギーの超光速粒子」を、タキオンといいます。

エネルギーは相互作用に於いて自乗で表れるので、「時間順行の虚数エネルギー粒子」と「時間逆行＝負エネルギー粒子」は、等価になります。
意識そのものは時間巡行なので、素粒子が時間を逆行しても、単にその素粒子の性質を反転したもの（反粒子）が、「過去からやって来た」としか感じられません。
エネルギーが虚数ということは、通常の時空とオーバーラップし得、かつ０（＝光速＝現在）でのみ相互作用し得ます。
それは即ち、「過去」そのものです。

「時間を反転」というとすごい事のようですが、あなたの足からボールにエネルギーを与えて蹴ったのが、飛んできたボールにあなたの足がエネルギーを与えてトラップしたのになるだけですので、見た目は全く普通です。
むしろ、ボールを蹴った瞬間に、過去と未来にボールが対発生したとも考えられます。
通常の素粒子の対発生は、「正エネルギーの通常粒子と同じく正エネルギーの反粒子（電荷などは逆だけどエネルギーは正）」の対発生なので、素粒子２個分のエネルギーが必要になるけど、この場合は、「通常粒子と負粒子」の対発生なので、エネルギー的には運動量の交換だけでいいのです。

もし、そうした対発生が可能なら、エネルギーを要せずにどんどん物質が増えそう（通常粒子と負粒子の対発生）ですが、なぜ通常は「正粒子と反粒子」に限定されるかというと、「反粒子は通常粒子にとって、ギッシリ詰まった通常粒子の負エネルギー状態の穴(正孔)として得られる」というディラックの海において、「過去への負粒子（虚数エネルギー）の発生」という場合には、空間自体も虚数エネルギーで対発生しているのです（過去と未来の対発生）。

我々は「過去は既に終わっている」「未来はまだ来ていない」ので、「存在するのは現在」と考えますが、空間の遅延作用において、真の『現在』とは、認識体の感受表面での量子相互作用（光速）のみであり、その経験（過去＝超光速）による予測（未来＝光速下）として時空的広がりは発生しているのです。
無の不確定性無限の潜在としての、「自我仮説性」の相補としての「時空仮説性」。
「相補」というのは、絶対時空を否定し、認識体との相対においてしか時空は計量できないとする相対性理論や、同じく認識体が現象表面的に物事を捉え、本質的に決定しないことにより有限的存在性は生じるとする不確定性原理といったものを伴う時空、ということです。

即ち「自我仮説」が、宇宙膨張＝光速の低下＝物体収縮＝不確定性(h)の収束における、hの減少の時系列化である時、それが架空の時間軸となって、空間的確定性としての無限不確定的空間性が、超光速（過去=経験=時間）と光速下（未来=予測=空間）に相補分化する受け皿となり、同一軸の延長が仮説的に直交基底をなす事によって、相補的不確定性を生じ、経験による予測＝現象表面的定性化における、有限的存在（=非光速）を幻出しているのです。
相対性理論の四次元時空の式において、時間項はマイナスになっており、そのために空間軸と時間軸の等距離点に、“ゼロの面”ができます。
それが「ライトコーン」、即ち光子の形成する面であり、光速以下の領域（未来）と超光速の領域（過去）を分ける界面原点なのです（「光速を越えた領域」は過去）。

量子論的世界像において、有限な性質＝存在性は、認識されることで派生するとされます。
全ての存在は、不確定性原理において、確定化しようとすると無限不確定性（=無）に還元すると共に、その不確定性において、無限につめこむと存在確率の山が平らになって、無と等しくなります。
この「絶対無＝不確定性無限」において、その無限の闇に認識体の仮定断面の運動を想定すれば、相対的に無の風は光になり、認識体はその光（量子相互作用パターン）の向うに、自己の補完（相補的不確定性）としての宇宙を認識するのです。
その認識体(現在=光速)による大ざっぱな認識＝階層現象表面的定性化における非光速性に基づく時空仮説に対する、無の射影が存在=光子なのです。
「何かあるのでは？」という疑問（自我仮説）と対発生した時空仮説への無の射影＝「本当は無いんだけどね」ていう。

補足

これって、真空と光の関係はどうなるのでしょうか？
光子は、飛んでるのでしょうか？

回答No.4

BookerL

「なぜ」に答えるのは難しいところがあります。

　光速が不変なのは、歴史的にはマイケルソン・モーレーの実験によって見つけられました。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%A4%E3%82%B1%E3%83%AB%E3%82%BD%E3%83%B3%E3%83%BB%E3%83%A2%E3%83%BC%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%81%AE%E5%AE%9F%E9%A8%93

　また、光速が不変であるということから出発してアインシュタインが相対性理論を構築し、この理論から導けるいろんな現象（運動物体の質量の増加とか時間の遅れとか）がすべて実験的に確かめられているので、「光速が不変である」というのは間違いないと考えられています。

　つまり、「なぜかはわからないが、光速は不変であるという実験事実があり、またそこから出発した理論から導ける現象がすべて確認されている」ということです。

＞光の速度に近づくと見かけの質量が増大するのは、実証されてますか？

　「見かけ」ではなく、実際に質量が増加しています。数限りない実験がありますが、歴史的にはカウフマンという人の実験が初期のもののようです。
http://www.rist.or.jp/atomica/data/dat_detail.php?Title_Key=16-03-03-02

補足

MM実験で、エーテルと光の関係性が得られたのは知っています。
でもなぜ、光が不変と決め付けたのでしょうか？
光がエーテルに作用したから？

回答No.3

noname#160321

>光の速度に近づくと見かけの質量が増大するのは、実証されてますか？
それよりも静止している観測者に対し時間が遅れることの方が簡単に観測出来ます。
不安定粒子(古い言葉で言えば中間子)の半減期が加速するにしたがって長くなるので一目瞭然です。

回答No.2

tadys

物理学は「なぜ？」に答える学問ではありません。
「どうなっているか？」に答えるものです。

＞なぜ、光の速度が不変なのですか？
「真空中の光速度は一定」でなければ電気や磁気が発見されて以後の実験結果が全て間違えていることになります。
「真空中の光速度は一定」とすることで色々な事の説明ができます。

補足

水中の光速度ではだめですか？