光が進む速さ

質問

光が進む速さを秒速３０万キロとします

この世において、なぜ、その値になったのですか

つまり　それよりも　なぜ遅くならなかったのですか

なぜ、その値よりも早くならなかったのですか

３０万キロよりも早かったり遅かったりすると、都合のわるいことがおきるのですか

回答No.7

有木 巨智麿（@kothimaro） · ベストアンサー

光は粒子でしょうか、それとも波でしょうか。それを考えるには、何故光は光速を超えて進まないのかがヒントになります。光が粒子であれば、更にエネルギーを加えると、幾らでも速く動きそうです。しかし、現実にはその様なことは起こりません。それは何故でしょうか。

現在の物理学では、「超ひも理論」が最も有力視されています。そして、宇宙を次の様に想定します。
宇宙開びゃくの瞬間、宇宙は非常にエネルギーの高い状態にあり、個々の「超ひも」は自由に空間を動き回っていました。しかし、宇宙のエネルギーが、100GeVになった時、「超ひも」は第三回目の相転移を起こしました。相転移とは、水蒸気が冷えて氷となる様な現象を言います。水蒸気として自由に動き回っていた水の分子は、冷えて相転移を起こし氷の分子として固定され、もはや自由には動き回ることが出来なくなります。

ここからは、私のオリジナルです。
ビッグバンの初期には、「超ひも」は光速を超えて自由に移動していました。しかし、宇宙のエネルギーの低下に伴い、宇宙は相転移を起こし、「超ひも」は固定され網状に繋がったと考えます。

そして、その「超ひもの網」の上を、物質や光及び重力・電磁力・強い力・弱い力の4つの力は、振動として伝わると考えます。つまり、物質が移動して見える現象は、実は超ひもの物質としての振動が、次々と隣の超ひもに伝わる現象であると思います。そして、「超ひも」の振動自体が光速で伝わるので、何ものも光速以上で伝わることは出来ないのです。

超ひも理論では、物質も光も一本の超ひもの振動として表現されます。超ひもの長さをプランク距離Lと言います。振動が超ひもの端から端まで伝わるのに要する時間をプランク時間Sと言います。超ひもの振動は光速Cで伝わります。従って、
光速C=プランク距離L÷プランク時間S=L/S= 1.616199×10^－35ｍ÷5.39106×10^－44秒=299,792.5km/秒となります。

ここで注意したいのは、１本の超ひも上を光は光速で振動として伝わることです。そして、真空中も同じ光速で光は伝わります。これは単なる偶然でしょうか。
真空中には、超ひもが繋がったものがあり、その上を光はそのまま光速で伝わっていると考える方が自然です。

質問者さん、上記で述べた通り、幾ら光の質量が0でも、光が粒子なら、エネルギーを加えると更に幾らでも加速するはずです。なぜ、光の速度は299,792.5km/秒が限界なのか、そのヒントは１本の超ひも上を伝わる光の速度が光速であることにあると考えます。

質問者さん、本来は物質も光と同様に、光速で「超ひもの網」上を伝わろうとします。しかし、「超ひもの網」である空間にはヒッグス場があり、物質がその中を移動すると、ヒッグス粒子が生じ物質にまとわり付き動き難さである質量を与えます。その為に、物質は光速未満でしか動くことが出来ないのです。

私はこの理由により物質は、光速未満でしか移動出来ないと考えます。相転移する前の宇宙は、超ひもが繋がっておらず、自由に飛び回っていたので、光は光速を超えて移動することが出来ました。インフレーション理論でも、宇宙開闢の一瞬あらゆるものは光速を越えた速度で飛び散ったと考えます。その後、宇宙は相転移し、超ひもが網状に繋がったので、光は光速で真空中を伝わる様になりました。

お礼

なぜ 紐の振動が光の速さなのですか

回答No.11

chiha2525

この世でその値になったのは、地球の大きさを基に長さの単位を、１日の長さを基に時間の単位を決めたからですｗ

物理学には、物理定数は定数か？という問いがあります。光の速度も物理定数の１つなので、これが定数なのか何らかの変数なのかは分かりません。ちなみに便箋的に光の速度などと書きますが、この世に情報伝達の上限の速度があり、光もその速度で伝わるというだけで、光が基準になって決まっているのではないので注意してください。

その光の速度ですが、たとえば時間とともに変わるような速度だったらどうなるか、などは、ちゃんと研究されて居たりします。とはいえ、この世の時空と不可分なものなので、単純に速度が速くなる／遅くなるといったものではなく、重力（重力定数）が変わるように観測されると言われていたと思います。

物理学は基本的に、”答えはこうだ”というのが先ずある学問なので、理論からこの世がどうだと言えるものではなく、この世がこうだからこんな理論を作ってみてるって学問なんですね。なので『なんでこういう答えなの？』と言われると答えられないことが多いですｗ

回答No.10

有木 巨智麿（@kothimaro）

質問者さん、現在の物理学では超ひも理論が有力視されています。そこでは、あらゆるものは超ひもの振動であらわされます。一本の超ひもの上を、物質としての振動や光としての振動、4つの力としての振動が行き来しています。

光としての振動は、この「超ひもの網」上を伝わります。この世で最速なのは、超ひもの振動です。なぜならば、あらゆるものは超ひもの振動として表現されるので、超ひもの振動を超えて伝わるものはないからです。光には質量がないので最速です。従って、超ひもの振動は光速で伝わっていると考えられているのです。

回答No.9

雪中庵（@psytex）

相対性理論の４次元ミンコフスキー空間において、
時間軸と空間軸は虚数関係にあり、時・空等距離点
で相殺された０の面（界面原点）を生じます。
それが光の軌跡＝ライトコーンであり、光速は静止
と速度無限大の中間値だと言えます。

相対性理論では光速を超えた領域ではエネルギーは
虚数になり、オーバーラップして存在し得ます（０
（光量子）でのみ相互作用する）。
また、エネルギーの値は相互作用において自乗で作用
する事から、虚数エネルギー粒子は負エネルギー粒子
＝時間軸逆行と等価となるので、我々が観察する
「過去から来た粒子が現在で相互作用して未来に反射
される」という“普通の”現象は、認識される事におい
て正エネルギー粒子と虚数エネルギーが対発生する事
の等価となる。
そこにおいて、速度無限大は全宇宙のどこでも一瞬で
行ける＝一点＝過去からの静止となるので、光速は未
来への静止と過去からの静止に挟まれた「０と無限大
の中間」と言えるのです。

お礼

質問に対する、回答欄の図の意味がわかりませんでした

回答No.8

tetsumyi

光速度とは、単なる光が進む速さではありません。
光の速度で重力が作用し、光速度でエネルギーは質量と関連付けされ、光の速度で全ての物体はこの宇宙から消えます。
光速度とは宇宙定数の１つであり、この速度で離れた空間は関連付けられ、慣性の法則、時間の進み方、運動のエネルギーが決まるのです。
もしも光速度が現在と違ったのであれば、宇宙は誕生しなかったでしょうし、現在の状態を保つこともできないでしょう。

全ては神様がそのように設計し、バランスが取れた宇宙を創造されたのです。
あなたの人生は、バランス良く設計されていますが？
失敗すると、この世で破滅することになるかもしれませんよ。

お礼

あなたの回答文章のうち

＜＜　あなたの人生は、バランス良く設計されていますが？
　　　 失敗すると、この世で破滅することになるかもしれませんよ。

の文章を回答欄に記載する必然性がない

回答No.6

mide

マクスウェルの方程式にしたがうと光の速度は

1/(√(誘電率×透磁率))

で計算されます。これは電磁波の進む原理にしたがったもので，マクスウェルはこの式を理論的に導きましたが，後に観測値と同じであることが判明しました。

つまりなぜ光速が秒速３０万キロであるかというと，（真空中の）誘電率と透磁率が特定の値だからということです。

この式から判るように，誘電率，透磁率が真空中と違えば光の速度も変わります。ガラス中では特に誘電率が高いので光の速度は遅くなり，屈折が起きるわけですね。

お礼

回答ありがとうございます

誘電率と透磁率がなぜ特定の値なのですか

念のために書きますが私の質問は 光の速さ 秒速10kmではなくなぜ30kmなのか ということです

なぜ秒速500kmではなく 秒速30kmなのかということです

回答No.5

ORUKA1951

＞光が進む速さを秒速３０万キロとします
と（あなたが）決めておいて、
＞この世において、なぜ、その値になったのですか
＞それよりも　なぜ遅くならなかったのですか
＞その値よりも早くならなかったのですか
はおかしいですよ。
ましてや、
＞３０万キロよりも早かったり遅かったりすると、都合のわるいことがおきるのですか
はこちらが聞きたい。

　そもそも、この宇宙には多くの物理法則が見つかっていますが、そのなかに光速度不変という法則がみつかった。
　その速さは、私たちが決めたメートル（元々はパリを通る子午線の長さの一万分の一の長さ）と秒（元々は一日の長さのの86400分の1）であらわすと秒速約３０万キロメートルです。

回答No.4

doc_somday

>この世において、なぜ、その値になったのですか
>つまり　それよりも　なぜ遅くならなかったのですか
>なぜ、その値よりも早くならなかったのですか

光速は「既定の事実」で我々の宇宙を「規定している」
だから光速が違う宇宙も他にたくさんある。
その宇宙と我々の宇宙には何の関係も無い。

回答No.3

shintaro-2

>光が進む速さを秒速３０万キロとします
＞ この世において、なぜ、その値になったのですか
＞ つまり　それよりも　なぜ遅くならなかったのですか
＞ なぜ、その値よりも早くならなかったのですか

光の速度を決めてから長さの単位を決めたのではなく、
長さの単位を決めてから光の速度を測ったから。

>３０万キロよりも早かったり遅かったりすると、都合のわるいことがおきるのですか

相対性理論で光の速さを不変と決めたから、
現在の真空中の光の速度が１ｍの長さを変えずに３０万kmから変わったとしたら、相対性理論が成立しないことになります。

回答No.2

Macpapa10

測ったらその速さだったというだけ・・・

他の宇宙では光の速度は違うと思います。

回答No.1

trajaa

赤い血を示して
『なぜこれが赤なの？』『青じゃないの？』と言うのと同じ事ではないのか

お礼

いいえ 血液の色が赤いのはヘモグロビンがあるから

科学は時に当たり前だとおもっていることを もう一度考え直すことに意味がある