故ダグラス・アダムスの言葉を引用すると、「宇宙は大きい。本当に大きい。あなたはそれがどれほど広大で、巨大で、気が遠くなるほど大きいか信じられないでしょう.つまり、化学者への道のりは遠いと思うかもしれませんが、それは宇宙へのピーナッツです。」私たちが自分の太陽系の外に出ると、最も近い恒星間隣人は 4 光年離れています。光年とは何ですか? また、光はどれくらいの速さで移動しますか?天体物理学の学位を持っていない私たちにとって、光速とそれが実際に意味するものよりも速くなることの意味を詳しく見てみましょう.
光速の理由
まず、なぜ私たちは光の速さを気にかけているのでしょうか?音速より速く移動してみませんか?
1 つには、すでに何度も音速を破っています。大気中の音は、海面で約 761 mph で移動します。ロケットを発射したり、ジェット戦闘機を空高く飛ばしたりするたびに、私たちは音の壁を打ち破ります。
ギリシャの科学者エンペドクレスが光が移動したかどうかについてアリストテレスと議論して以来、光速度、または光が真空中を移動する速度は私たちを魅了してきました。ガリレオは 1667 年に、屋根付きのランタンを使って光がどれだけ速く伝わるかを調べる実験を試みましたが、ランプ間の距離 (1 マイル) では遅延を確認するのに十分ではありませんでした。
光が移動することはわかりましたが、真空中の光の移動速度はどれくらいですか?
光の移動速度は?
光は、何にも遮られず、真空の空間を通過すると、秒速 299,792,458 メートルで移動します。この速度で移動するのは光だけではありません。赤外線、電波、X 線を含むすべての電磁界は、光の速度で移動します。これを任意の距離に適用して、光が移動するのにかかる時間を確認できます。
月は地球から 238,900 マイルまたは 3 億 8,440 万メートルの距離にあります。地球と月の間の距離をメートル単位で光速で割ると、光または他の電磁場がそれらの間を移動するのに約 1.3 秒かかることがわかります。
太陽は私たちの小さな青い大理石から 9,296 万マイル (1,496 億メートル) 離れています。その距離を光速で割ると、光が太陽から地球まで 491 秒または 8.18 分で移動することがわかります。
さて、私たちの計算はすべて大まかな見積もりですが、科学者が光の速度と星間距離の両方をどのように計算するかについてのアイデアを与えてくれます.
光速よりも速い
私たちは何世紀にもわたって光の速度に魅了されてきました。特に、光よりも速く移動できることが星間旅行への扉を開く可能性があるためです。最も近い隣人はプロキシマ ケンタウリで、バイナリ アルファ ケンタウリ系にあり、家から約 4.2 光年離れています。
光年とは何？簡単に言えば、光が1年間に進む距離です。光が毎秒 2 億 9979 万 2458 メートル進むとすると、プロキシマ ケンタウリは家から約 402 億 800 万キロメートル離れた場所になります。それは 40 兆キロメートル、つまり 25 兆マイル弱です。
既存の技術では、無人宇宙船は時速約 36,000 マイルで移動します。この速度では、最も近い星間距離に到達するには 78,000 年かかります。だからこそ、光よりも速く移動するというアイデアはとても魅力的です。光の速さで移動できれば、プロキシマ・ケンタウリに4年強で到達できます。その速度制限を破ることができれば、移動時間をわずか数日に短縮できる可能性があります。
さんアインシュタインと特殊相対性理論
光の速さで移動すれば銀河の果てまで到達しやすくなりますが、それ自体が一連の問題を引き起こします。アルバート・アインシュタインは、光速を宇宙の速度限界と呼びました — 宇宙にはそれより速く移動できるものは何もないはずです.これは単なる物理の問題ではなく、相対性の問題、特に特殊相対性理論の問題です。
光の速度に近づくことができれば、その速度制限を破らなくても、宇宙船とそれに乗っている人の時間は遅くなります。ただし、宇宙の残りの部分では同じ速度で移動し続けます。プロキシマ ケンタウリに 5 年かかるミッションを送ることもできますが、光速に近い速度で移動すると、地球上で 50 年かかる可能性があります。それらの宇宙飛行士がこれまでに知っていた人は、彼らが家に帰るまでに年をとっているか死んでいる可能性が高い.
これは、人間がタイムトラベルを達成するためのユニークな方法のように聞こえるかもしれませんが、光よりも速く移動する宇宙船の特殊な相対性によって影響を受ける人々を助けるだけです.
私たちは光よりも速く移動できますか?
現在、私たちは光よりも速く移動できますか?種として、いいえ。私たちの速度は現在の技術レベルによって制限されていますが、正しい方向に向かっている可能性があります。大型ハドロン衝突型加速器を扱っている物理学者は最近、ニュートリノを検出しました。これらの亜原子粒子はあらゆるものを通過し、光よりも速く移動するように見えます。これは、アインシュタインの特殊相対性理論に耳を傾けるでしょうが、光速移動に関連する時間の遅れの問題は解決しません.
未来を見据えて
最近のニュートリノの発見によって証明されるように、光速についてはまだわかっていないことがたくさんあります。これらの亜原子粒子よりも速く動く方法を理解することは決してできないかもしれませんが、速度を向上させるのに役立つ可能性があります.星間旅行は夢ではなく可能性になるかもしれません.
