水中での相対論

質問

水中では光は真空中より遅く進みます。では、水中で移動する物体から光を発射した場合、その光の速度は物体の進む方向では、水中の光の速度より早くなるのでしょうか。また物体の進む方向と逆の方向へ出した光の速度は、どうなるのでしょうか。
私には光がどの観測者に対してもも同じ速度になるということが、自然界には最高速制限があってそれが真空中の光速かなと思っています。その制限はどこから来るのか（例えば自然界の最低温度は分子運動が０のような）と思っていたときに浮かんだ疑問です。
よろしくお願いします。

回答No.2

noname#208392 · ベストアンサー

>その制限はどこから来るのか
電磁場の性質ですよ。
電磁場っていう場があって、その電磁場は(真空の)誘電率と(真空の)透磁率をもち、その誘電率と透磁率だけで、光速がきまるというわけです。
電磁場が変化にどれくらい早く反応できるか、というのが誘電率と透磁率で、電磁場が反応できない早さでは電磁波(つまり、光)は走ることができないからさ。
どっかにパラレルワールドがあって、それが別の誘電率や透磁率をもっていれば、光速だって別になるんだろうね。

>水中で移動する物体から光を発射した場合、その光の速度は物体の進む方向では、水中の光の速度より早くなるのでしょうか。
#1の方のような面倒なことを考えずに、単に速度の足し算引き算の関係でいえば、早くなります。
相対性理論というのは、もっと普遍的な話でしてね。
水の中では別の相対性理論がある、とかいうような話じゃないんです。
ですから、たしかに、電磁場限定とか、重力場限定の理論じゃなくて、統一の場の理論がたしかにありそうな気がするよね。

話を戻すと、そういうわけで、媒質の中では、物体の速度は媒質内の光速を超えることができます(真空中の光速を超えることはできない)。
実際に音でいうところの衝撃破みたいな現象も観察できます。
チェレンコフ放射っていうんですけどね。
原子炉の中の写真ってみたことあります？水の中で青く光っている写真がありますけど、あれがチェレンコフ放射。
きれいだよね。

お礼

ありがとうございました。電磁場の性質で光の速度が決まってしまうこと、基本なのでしょうが、私には初めての知識です。六十の手習いですけど勉強します。また教えてください。

回答No.3

chiha2525

＞自然界には最高速制限があって

たぶん、それで合ってます。だから（真空中の）光もその速さで伝わります。
水中での光の速度がどうであろうと、その最高速度制限には関係ないことです。

回答No.1

tetsumyi

基本的に光は電子雲で満ちた物体を通過できません。
水やガラスの中を光が通過したように見えるのは、電子雲が光に同期して反応して反対側で光となって放射されるからです。
ですから、見かけ上の水中の光の速さは、光を出す物体の速度には関係しません。
光が隙間だらけの原子核と電子の間の空間を通過すると考えているなら大間違いです。
仮にそうであれば、全ての物体は光を通してしまいます。