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? 光の速さは未来永劫一定だろうか?
宇宙(時空)はハッブルいわく、膨張している。 喩えは悪いのかもしれないが、一次元低く考えると地球(の球面)が膨張しているみたいなものでしょう?光の速さは一秒間に地球を七周半回りますよね?(秒速30万キロ)ところが風船としての地球が膨張して一周の長さが七倍半になったとすると光は一秒に一周しかできませんよね?すると相対的に光の速さは遅くなるとは考えることができませんか?
同様のことが四次元の世界でもあるのではないか?という疑問です。質問の趣旨は136億年前(例えばビックバンの一年後)と、例えば500億年後とでは(四次元時空の規模が宇宙が膨張しているのでぜんぜん違うはず。500年後光の速さはその時空に対して相対的に遅くなるのか?)光の速さはやはり変化はないのであろうか?100年程度の短いスパンでは、光の速さは観測結果に現れないだけで実は光の速さは変化しているが、われわれが其れにきづいていない可能性はないでしょうか?
? 両者の時期の光の速度が同じでない(光の速さは600億年後には遅くなる)と仮定した場合矛盾する反例が可能か?

●質問者: koda1
●カテゴリ:学習・教育 科学・統計資料
✍キーワード:キロ スパン ハッブル ビックバン 一年
○ 状態 :終了
└ 回答数 : 13/13件

▽最新の回答へ

1 ● x32
●14ポイント

理学を勉強した人間ではないので、的外れで理論性のない回答であればごめんなさい。


宇宙は膨張しているとして、それが地球の表面の膨張と繋がるのでしょうか。

地球表面の膨張と、宇宙空間の膨張は必ずしも同じではないと考える事はできないでしょうか。

(星と星の間の空間がただ広くなるという考え方)


また、もし宇宙空間の膨張が

コピー機の拡大のように含まれる全てのものが膨張するとしたら、光のスピード自体も早くなるとは考えられないでしょうか。

しかし、スピードが速くなったとしても、地球自体も膨張していれば地球の自転と相対的に見て光の速度は変わらないのではないかと思います。

◎質問者からの返答

地球はあくまでも三次元の球体の表面積全体としての比喩です。自転のことは忘れてください。地球の表面積は決して膨張していません。またおっしゃるように宇宙は銀河と銀河の間の空間がただ広くなるというように膨張しています。(コピー機のようには膨張してはいませんので)また、宇宙空間の容積が(光の速さCより早く)膨張しているのは事実だと思いますが、わかりやすく我々の住む四次元をふくらます風船の表面のごとく三次元(の表面積の膨張)に例えただけです。136億年前にはCは全宇宙のX%をスキャンできたのに対して、500億年後には全宇宙のX’%の情報しか得られないですよね。X>X’なのは明らかだと思うのですがそのことが時空にたいし相対的にCは低下しているのではないかというのが疑問なのです。


2 ● feynmanbl
●14ポイント

光の速さは一定では無いです。30万キロはあくまで真空中の話で、空気中とか水の中ではもっと遅くなります。米IBM社のワトソン研究所のユーリ・A・ウラソフ氏率いる研究チームは、通路を通る光の伝播速度を300分の1以下にまで減速することに成功したと、『ネイチャー』誌2005年11月3日号で発表したとの事です。

◎質問者からの返答

質問の趣旨は136億年前と、500億年後の、真空中の光の速度が変化するかということが知りたいのです。相対性理論では変化はないことになっています。(定義に宇宙の膨張の概念を考慮していないため、当然不変であるのは自明の帰結ですので)

もしよければ再回答していただけませんか?


3 ● feynmanbl
●14ポイント

真空中の光の速度が変化するかと言うことで話をします。

速度とは距離を時間で割ったものです。一般相対性理論によるとブラックホール等の付近の空間が歪んだ(縮んだ)場所では、空間が縮んだのだから相対的に光が速くなるかと言うとそうではなく、時間もそれに合わせて遅くなる為に、距離割る時間で表現される光の速度は変化しない事になります。ここまでは、色々な実験で確認されているはずです。

光は、時間と密接な関係を持っていて、光が時間を決めていると言ってもいいのかもしれません。したがって、もし神様がいて神様から見た光の速さを変えても、それに合わせて我々人間の時間も変化してしまう為、我々人間にはその変化は検出することが出来ないということになります。どうがんばっても検出できないものを考える事は、もはや科学ではなくて空想の世界になってしまう為、反論すること自体不可能です。

ですが、これは相対性理論が正しい事が前提になってくる為、そこにほころびが生じると話は変わってくるとは思いますが、今のところそのような実験物理学のデータは存在しないと思います。

◎質問者からの返答

アインシュタインは相対性理論を発表した際には、まだ我々の四次元の時空が膨張していることはパッブルのは発表の方が後なので知らなかったはずです。ですから相対性理論に矛盾がなくとも?の反例は可能ではないでしょうか?もしよければ再回答していただけませんか?


4 ● KazuhisaNagata
●14ポイント

(1)は現在の常識では「光の速度に変化はない」ですが、可能性としてありえないわけではないというところでしょうか。

実際、宇宙の膨張速度はインフレーション終了時から見ると早くなっているという観測結果が出ていますが、見方を変えれば光速が遅くなったと考えても良いわけですし。

(2)は具体的反例はないと思ってよいと思います。

参考として次の雑誌を調べてみてください

数理科学 岩波書店

パリティ 丸善

サイエンス 日経サイエンス

大体上のものほど程度が高い(物理屋天文の知識が要る)と思います。

ご参考になりますでしょうか?

◎質問者からの返答

?の仮説を背理法によって、否定していただきたのです。?の仮説が正しいと仮定する。するとこういう矛盾が生じる。よって最初に?が正しいと仮定したのが間違いであるよって、両者の時期の光の速度は同じである。と。


5 ● Dogison
●14ポイント

きちんと学校に行って勉強していたわけではないので、間違ってたり的外れなこといってたらごめんなさい。

光の速さは未来永劫一定だろうか?

についてなんですけど、僕は一定だと思います。光速度普遍の原理って、例えば光の90%の速さで飛ぶ宇宙船から光を飛ばしても、光の速さは100%+90%にはならないってことでしょ?!

つまり相対性原理とはすべてのことは相対的っていってるわけではなくって、光速度は普遍っていってるだけなので、空間がひろがっているとかとは関係なしに光の速さは普遍なんだと思います。

◎質問者からの返答

現在の常識では光の速度に変化はない。です。


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