光速 光が進む速度です。真空中の光の速度は、c という文字で表される一定の値です。 正確に毎秒 299,792,458 メートルと定義されています。可視光、その他の電磁放射、重力波、およびその他の質量のない粒子は、c で移動します。質量を持つ物質は、光速に近づくことはできますが、決して光速には達しません。
さまざまな単位での光速の値
さまざまな単位での光速の値は次のとおりです:
- 299,792,458 メートル/秒 (正確な数)
- 毎秒 299,792 キロメートル (四捨五入)
- 3×10 m/s (四捨五入)
- 毎秒 186,000 マイル (四捨五入)
- 時速 6 億 7,100 万マイル (四捨五入)
- 時速 10 億 8000 万キロメートル (四捨五入)
光の速さは本当に一定ですか?
真空中の光速は一定です。しかし、科学者たちは、光の速度が時間とともに変化したかどうかを調査しています.
また、光が媒質を通過するときに光の進む速度が変化します。 屈折率 この変更について説明します。たとえば、水の屈折率は 1.333 です。これは、光が真空中よりも水中で 1.333 倍遅く移動することを意味します。ダイヤモンドの屈折率は 2.417 です。ダイヤモンドは、真空中で光の速度を半分以上遅くします。
光速の測り方
光の速度を測定する方法の 1 つは、地球上の離れた地点や、地球と天体の間の既知の距離など、大きな距離を使用します。たとえば、光が光源から遠くの鏡まで移動して戻ってくるまでの時間を測定することで、光の速度を測定できます。光の速度を測定するもう 1 つの方法は、c を解くことです。 方程式で。光の速度が定義されたので、測定ではなく固定されています。今日、光の速度を測定することは、c ではなくメートルの長さを間接的に測定します .
歴史
1676 年、デンマークの天文学者オーレ レーマーは、木星の衛星イオの動きを研究することで、光の移動速度が速いことを発見しました。それ以前は、光は瞬時に伝搬しているように見えました。たとえば、落雷はすぐに見えますが、イベントが終わるまで雷は聞こえません。したがって、レーマーの発見は、光が移動するのに時間がかかることを示しましたが、科学者は光の速度やそれが一定であるかどうかを知りませんでした. 1865 年、ジェームズ クラーク マクスウェルは、光は速度 c で移動する電磁波であると提案しました。 .アルバート アインシュタインは c を提案しました は定数であり、観察者の基準フレームや光源の動きによって変化しないことを確認しました。つまり、アインシュタインは、光速は不変であると示唆しました .それ以来、多数の実験により c の不変性が検証されました。 .
光速を超えることは可能ですか?
質量のない粒子の速度の上限は c です .質量のある物体は、光速で移動したり、それを超えたりすることはできません。他の理由の中でも特に、c で移動すると、オブジェクトの長さはゼロで質量は無限になります。質量を光速まで加速するには、無限のエネルギーが必要です。さらに、エネルギー、信号、および個々の写真は c より速く移動できません。 .一見すると、量子エンタングルメントは c よりも速く情報を伝達するように見えます . 2 つの粒子が絡み合っている場合、一方の粒子の状態を変更すると、粒子間の距離に関係なく、もう一方の粒子の状態が瞬時に決定されます。ただし、情報を瞬時に送信することはできません (c よりも高速)。 ) 観測時に粒子の初期量子状態を制御することはできないためです。
しかし、光速を超える速度は物理学に登場します。たとえば、ガラスを通過する X 線の位相速度はしばしば c を超えます。しかし、情報は光速より速い波によって伝えられるわけではありません。遠方の銀河は光速よりも速く地球から遠ざかっているように見えますが (ハッブル球と呼ばれる距離の外側)、この動きは銀河が宇宙を移動しているためではありません。代わりに、空間自体が膨張します。繰り返しますが、c より速い実際の動きはありません
光速よりも速く移動することはできませんが、ワープ ドライブやその他の光速を超える移動が不可能であるとは限りません。光速を超える鍵は、時空を変えることです。これが起こる可能性のある方法には、ワームホールを使用したトンネリングや、時空を宇宙船の周りの「ワープ バブル」に引き伸ばすことが含まれます。しかし、これまでのところ、これらの理論には実用的なアプリケーションがありません.
参考文献
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