なぜ，光より早い速度が存在しないのか？

URLは、アキレスと亀とローレンツ変換について考察したWebページです。

つまらない回答で申し訳ないですが、下記をどうぞ。

最初に、一応、ご確認したい事柄ですが、相対性理論では、「光より早い速度」が存在しないという主張は行われていません。ですので、「光より速い速度で動くものが存在するかどうかは分かりません」ということになります。（「光より速い速度で動く粒子」というのは、実際に存在するのかしないのかは分からないのですが、とりあえず「タキオン」という名前が付いています。）

さて、相対論では、

・止まっていたり、動いているけど光より遅く動いているものを、光より速く動くようにすることは出来ない

のです。

一番簡単に言うと、ものすごく速度が速いときは、じつは普通の足し算ではなくて、光の速度が分母に入った分数の足し算が行われているからなのです。この足し算をすると、「光より遅い速度」と「光より遅い速度」を足すと、「光より遅い速度」にしかなりません。

また、この足し算が行われているので、光の速度は、どっち方向にどれくらいの速さで動く人からみても、常に一定に見えます。

別のサイトで似たような質問がでてますねえ。

簡単に言ってしまえば、光の速度に近づくと速度を早くしようとするエネルギー（力）が「質量」にどんどん変化してしまうから、光の速度になろうとするその瞬間には速度を早くするための力がなくなってしまうから光より速い速度はありえない。　という表現もまだ難しいですかねえ。

この号に大変詳しく書いてあります。

私は相対性理論にはあまり詳しくないのですが。

簡単に言えば、「加速すればどんどん早くなる」という原則が間違いだ、ということです。

速度の計算や加速度の計算は、「その値が光速に対し十分小さい場合だけ」有効という但し書きをされるべきなのです。

どのくらい小さければ良いかと言うと、光速の90％以下の計算については、誤差の範囲で済む、というくらい。

つまり、光速が速度計算の常識に従わないのではなく、速度計算の常識というものが光速のような大きな速度を想定していない、仮の式でしかない、ということです。どんどん加速していくと光の速度の壁に突き当たる、というのが、もともとの加速の原則だったのです。

何故その速度が限界なのか。それは加速の原理を見てみないと解かりません。

原理を簡単に説明してみましょう。

ものには「重さ」と「質量」があります。

小学生でも解かるようにあえて誤解を招く表現を使うと、質量とは「ものの動かしにくさ」のことです。

全てのものには動かしにくさが決まっています。質量と重さは比例するので、「重いものほど動かしにくい」と思ってよいでしょう。

この「動かしにくさ」は、人間が感覚できるような、かつ、人間が意識できるような大きな値ではありません。

この「動かしにくさ」は、速度が増えれば増えるほど大きくなってきます。つまり、速さが速いほど、それ以上速さを増やしにくくなってくるわけです。

光の速度はこの限界点に当たります。つまり、漸近線の限界線と同じようなものです(中学生なら反比例のグラフを見せれば納得してくれるかと思います)。

ＳＦなどでは、光の速度を越える場合、この「質量」を無効化したり、あるいは空間を折りたたんで光の速度を越えずに抜け道をしたりする方法(地球の裏側にいく時に、地上を通らずに地面を貫通していくような方法)が取られるようです。

では、「なぜ質量はその点に向かって増加していくのか？」

これは、速さの法則がそのようであるから、としか答えられません。

URLはダミーです。

端的に申し上げます

光が一番速い、という前提で速度を計算する仕組みになっている以上は

（と言うか、物理学と言うものがそういうルールになっている以上は）

光より速いものも全て「光と同じ速さ」として扱われている、と言うことではないでしょうか・・・？

【前提条件】

人間は、目で物体を認識します。

認識するためには光が目に入る必要があります。

【本題】

[1]たとえば、１２：００に１０ｍはなれたところに人がいたとします。[あなたが人がいるという状況をキャッチした。]

[2]その瞬間にその人は、あなたの後方１０ｍに移動したとします。

すると、その人は、あなたと一瞬前のあなたの前方１０ｍにいる自分自身をみることになります。[という光の情報を目でキャッチする。]

つまり、光よりも速い速度で移動すると昔にいってしまうとなります。

　これは時間の流れは不可逆という状態に矛盾します。

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ただし、光より速い速度というものは、一定の条件下では存在します。

放射腺が、光の速度を超えて物質中を飛ぶときに、チェレンコフ光という青い光を飛ばします。

スーパーカミオカンデもこれが重要だったはずです。

物体は光の速度に近づくほど、長さが短くなります。

そして、光の速度になると、長さは０となり、存在しなくなり、光となってしまいます。

つまり、光以上の速度を持つ「物体」は存在しません。

URLはダミーです。

昔中学生に説明したときはこんな感じにしました。

「速く動くと時間が遅くなるんだ。光速に近づくにつれてどんどん時間が遅くなる。乗っている人の一秒が一年になったりする。だから、光の速さを超えようとがんばって加速していくと、一秒が一年、百年、千年、となっていって、光速になるまえに宇宙が終わってしまうんだ」

「重いものって動かしにくいでしょう。実は速く動くと重さが増えていくんだ。だから、さらに速く動こうと思うともっと力が必要になる。光の速さになったときは重さは無限大になって、絶対にびくともしない重さになるんだ。だから光速は超えられない」

「はじめから光より速い場合は逆に光より絶対に遅くなれない。不思議だよね」

光より早いスピードで移動するとタイムマシンみたいに過去に戻るから。理論上、それは無いので光より早くすすめない。

ただ、「タキオン」という物質は光より早い速度で移動しているらしいですよ。

存在しないんじゃなくて、人が認識できないから「存在しない」とみなすほかなかったんじゃないでしょうか？

ヒトが物を見るとき、その物が反射した光を見てるはず。

もしその物が光以上の速さで動いていたら、目に光が届く前にどっかいっちゃってます。

そうなると、観察者たるヒトにとっては「何もない」と認識せざるをえないんじゃないか、と。

実例を挙げると「宇宙の果て」とかそうですよね。

あれは実際に果てがあって、その先に何もない、ってわけじゃなく、ヒトが観測できるのに限度があるので、観測できるぎりぎりのところを「果て」と設定しよう、ということだったと思うんですが。

そもそも科学については門外漢ですので、間違ってたらすいません。

あと、ＵＲＬもいいのが見つかりませんでした。とりあえず目の仕組みについて書いてるのを付けました。

光よりも速い速度で移動する存在を人類は科学的に確認してません。

幽霊と一緒で、もしかしたらいる（ある）かもしれないけれど、確認できてないだけです。

なので一応存在しないということになっています。

物が光の速度に近づくと、加速度的に物質の質量が大きくなります。光の速度で、質量は無限になるので、その物質は、加速するにも減速するにも無限の力が必要であるので、そんな物質は存在できないのではないか。というものです。

（ＵＲＬは、相対性理論による速度の加法定理の説明です。）