なぜ光より速く運動するモノはないのか？

質問

相対性理論に関する読み物を読んでいるのですが、疑問です。

モノの運動に関する理論と理解していますが、なぜ光の速度が重要であり、
また、光より速く運動するモノはないのでしょうか？

回答No.14

有木 巨智麿（@kothimaro） · ベストアンサー

何故、光よりも速く伝わるものはないのでしょうか。
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。

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。

質問者さん、この様にすべてのものは超ひもの振動で表現され、超ひもの振動自体が光速で伝わるので、光速を超えるものは存在しないのです。

補足

理路整然とした回答ありがとうございます。

超ヒモが固着され、その振動、伝わる速さが光速(と呼んでいる)という理解でよろしいでしょうか？

回答No.3

mojya2012

光より速く運動するモノはないと思います。

モノとは、人間が物体的に認識できる存在です。
人間が五感のうちで認識できる究極の存在は光です。
人間は光の残像を見ながら生きているわけです。
光があるからこそ、科学は証明されてきたと思います。

たとえ、光より速く飛びまわるUFOが存在しているとしても、
それは、人間にとってモノが存在していると言えないと思います。
光より速いものを物体的に認識できない人間にとっては、
あくまでも、永久的に、仮説どまりのモノ(存在)にすぎないと思います。

補足

光速以上のモノを人間が直接認識できなくても、観測することはできるような気がするのですが…。

回答No.2

aokii

物理学者たちが、そのように決めたからです。
光の速度が重要なのは、真空中の光の速度は一定で変化しないと仮定して作られた理論が、相対性理論だからです。
また、光より速く運動するモノはないのも、真空中の光の速度は一定で変化しないと仮定して作られた理論が、相対性理論だからです。

お礼

ありがとうございます。
相対性理論自体が、光速を基準にしているということですね。

回答No.1

Macpapa10

モノではありませんが、宇宙空間は光以上の速度で広がっているようですね。

今は120億光年離れた銀河を観測できるそうですが、あくまでも120億年前そこにあったという事ですね。
今は500億光年とか1000億光年離れた場所にあるそうです。

ビッグバンの頃のインフレーションが今でも続いているそうです。

お礼

ありがとうございます。
知りませんでした！
調べてみます。