『科学談話室』の話題より
光　　の　　速　　さ
2000/12/09 話題提供
2001/03/31 最終更新
話題一覧


[danwa:0374]　光の速さ
Date:Sat, 9 Dec 2000 01:23:21 From: 浦田
長谷川さん、談話室のみなさん、こんばんは。浦田です。

長谷川さん、ロボットの件 ありがとうございます。
二足歩行ロボットは出きるし、星からの光の速度を測ったら、３０万キロ毎秒で はないものもあった、なんてニュースも出て。夢の足かせとなった常識がどんど ん変わっていきます。

一部略　(地球史と生命史の話題へ)



[danwa:0375]　Re: 光の速さ
Date:Sun, 10 Dec 2000 11:29:05 From: Bi.Bi.
浦田さん、お久しぶりです。

[danwa:0374]で浦田さんは書きました:
二足歩行ロボットは出きるし、星からの光の速度を測ったら、３０万キロ毎秒で はないものもあった、なんてニュースも出て。夢の足かせとなった常識がどんど ん変わっていきます。
光の速度は違うんじゃないでしょうか？
どんな測定でしょうか？
1983年の第１７回国際度量衡総会で「メートルは、１秒の1/299792458の時間に 光が真空中を伝わる行程の長さである」という定義が採択されています。 ですから、1983年以降、この定義が変更されるまでは光速度 は測定によって変わることはありません。

Bi.Bi.


[danwa:0378]　 Re: 光の速さ(光速は変わらないのか？)
Date:Tue, 12 Dec 2000 23:33:56 From: 浦田
浦田です、BiBiさん、みなさん、こんにちわ。
超光速の可能性は恒星間旅行の関わりだれもが興味あることですよね。

[danwa0375]から
浦田：
星からの光の速度を測ったら、３０万キロ毎秒で はないものもあった、なんてニュースも出て。夢の足かせとなった常識がど んど ん変わっていきます。
BiBiさん：
光の速度は違うんじゃないでしょうか？ どんな測定でしょうか？
実はちょっと立ち読みした本の内容です。なんと「ムー」１２月号です。
測定方法は不明。ぜひ恒星からの光速を測る方法を教えてください。
そして実際に測定されているのでしょうか？
以下の内容だったと思います。

１９９８年ケック望遠鏡で８０億年遠方のクエーサーの速度を測定、１５ｋｍ毎 秒遅かった！トンネル障壁を潜り抜けたマイクロ波の方が速かった！超高エネ ルギー宇宙線の観測機器が２００５年から宇宙ステーションで観測開始！という ものです。


  1. 光のドップラー効果。もし光の速度が運動で引き算されても、同じ効果があ るのか？
  2. 光を受けた電子がどう揺すぶられるかは、光の速度ではなく、電界の交番周 期できまるのではないか？サイクロトロンのように。
  3. 遠い星からの光の殆どは、何度も再輻射されていて、最後は地球との相対速 度の小さい電子で再輻射されたものなので稀にしか直接光は検知できないので は。
  4. もともと、宇宙には静電界があって、電磁波はそれを揺さぶることよって伝 わるのか？
  5. 二つの穴から出る波の干渉模様、両穴の中央から垂直方向に波乗りできた ら、波の速度より早く進めるのか？
などなど、想像は膨らむばかりです。BiBiさんみなさん、止めよろしく。^^

BiBiさん：
1983年の第１７回国際度量衡総会で「メートルは、１秒の1/299792458の時間 に光が真空中を伝わる行程の 長さである」という定義が採択されています。ですから、1983年以降、この定 義が変更されるまでは光速度 は測定によって変わることはありません。
私の言った光速と世界標準で使う光速とは関係ありません。なんと言えばいいで しょうか？
時間の標準の元は公転周期でそこからは複数の発信原器の平均だったと記憶して います。
原子間の「通信」は光速で行なわれるので、原器もその内だから、長さ と時間と定数のループは完成するということなのかな？

みなさん、にぎやかにいきましょう。


[danwa:0383]　Re: 光の速さ
Date:Sun, 17 Dec 2000 12:10:04 From: Bi.Bi.
浦田さんこんにちは。

浦田さんは[danwa:0378]で書きました:
超高エネ ルギー宇宙線の観測機器が２００５年から宇宙ステーションで観測開始！という ものです。
これは光速度測定と関係ありません。1020eVを超えるエネルギーの宇宙線 のことで、今までに10個弱発見されているそうです。これの起源が不明。こ れだけのエネルギーになると宇宙背景輻射との相互作用ですぐにエネルギー を失うはず、等々でそんなものが地球上で検出されるはずがない。しかし検 出されている。ミステリアスだ、ということです。それで、地球大気全体を 検出装置にしてこの宇宙線を数多く捕まえて調べようという実験です。この 宇宙線が大気に入ると広い範囲で光る。これを宇宙から地球全体を眺めて検 出するというものだそうです。雷との違いを見分けるのが難しいとのことで す。
  1. 光のドップラー効果。もし光の速度が運動で引き算されても、同じ効果があ るのか？
  2. 光を受けた電子がどう揺すぶられるかは、光の速度ではなく、電界の交番周 期できまるのではないか？サイクロトロンのように。
  3. 遠い星からの光の殆どは、何度も再輻射されていて、最後は地球との相対速 度の小さい電子で再輻射されたものなので稀にしか直接光は検知できないので は。
  4. もともと、宇宙には静電界があって、電磁波はそれを揺さぶることよって伝 わるのか？
  5. 二つの穴から出る波の干渉模様、両穴の中央から垂直方向に波乗りできた ら、波の速度より早く進めるのか？
なんのことか理解できまんが、電磁力による信号の伝達速度は光速を超える ことはありません。どんな思考実験をされてもよいのですが、考察されると きはこれが大前提です。ニュートン力学では瞬時に信号が伝わりますが、こ れは光の速度に近いものを対象にすることはできませんので、上記の浦田さ んの考察に持ち込むことはできません。

時間の標準の元は公転周期でそこからは複数の発信原器の平均だったと記憶して います。
違います。時間の標準は「セシウム１３３原子の基底状態の２つの超微細準 位間の遷移に対応する放射の9.192631770×109周期の継続時間を1秒間と 定める。」です。つまり原子時計が時間の標準で地球の自転ではありません。 長さはこの時間と光の速度で決められます。ですから、現在メートル原器は 存在しません。

Bi.Bi.


[danwa:0386]　Re: 光の速さ
Date:Fri, 22 Dec 2000 00:15:39 From: 浦田
Bi.Bi.さん、みなさん、こんばんわ、浦田です。

高校の物理の教科書広げて復習してました。

浦田：
超高エネ ルギー宇宙線の観測機器が２００５年から宇宙ステーションで観測開始！という ものです。
BiBiさん：
これは光速度測定と関係ありません。1020eVを超えるエネルギーの宇宙線 のことで、今までに10個弱発見されているそうです。

ちょと復習

電荷　1.6×10-19Ｃ　の電子が 極板間電圧　1Ｖ　の間で加速されたときに得る運動エネルギーが 　1.6×10-19Ｊ(ジュール)　で　1ｅＶ(電子ボルト)　と書く。
1Ｊ＝0.624×1019ｅＶ　でしたね。

その電子の速度は、えーと。
運動エネルギー＝(ｍｖ2)／２＝1.6×10-19Ｊ
電子の質量　ｍ＝9.1×10-31ｋｇ　だから、 速度　ｖ＝593km／s　！
たった　1Ｖ　の間でこんな速度に達するのか・・・

そこで、先ほどの超高エネルギー粒子にもどって、
1020eV＝1.6×10-19×1020Ｊ＝16Ｊ
電子だと、　ｖ＝6×1012km/s 　　光速の20000000倍
陽子だと質量は　1.672×10-27kg　だから　 1.4×1011km/s　光速の46000倍

と普通に計算してしまうと、こうすごい速度になっちゃいました。
すみません、どこでまちがってますか？よろしくお願いします。


[danwa:0391]　Re: 光の速さ
Date:Tue, 26 Dec 2000 10:22:17 From: Bi.Bi.
浦田さん、こんにちは。Bi.Bi.です。

浦田さんは[danwa:0386]で書きました:
BiBiさん、みなさん、こんばんわ、浦田です。

高校の物理の教科書広げて復習してました。
相対論的な式は高校であるのかな？

1020eV＝1.6×10-19×1020Ｊ＝16Ｊ
電子だと、　ｖ＝6×1012km/s 　　光速の20000000倍
陽子だと質量は　1.672×10-27kg　だから　 1.4×1011km/s　光速の46000倍

と普通に計算してしまうと、こうすごい速度になっちゃいました。
すみません、どこでまちがってますか？よろしくお願いします。
遅い時の計算法ですね。

正確な式(特殊相対論）は
　Ｅ＝(ｍ2×ｃ4＋ｐ2×ｃ2) 1/2

ここで、ｐは運動量で
　ｐ＝ｍｖ／(１−β2)1/2
　β＝ｖ／ｃ

ｖがｃに比べて十分小さい時は
　Ｅ＝ｍｃ2＋ｍｖ2／２
となります。

正確な式で再度計算してみてください。
ｖはｃを超えないはずです。

Bi.Bi.


[danwa:0394]　Re: 光の速さ
Date:Wed, 27 Dec 2000 10:42:53 From: 長谷川
談話室のみなさん、こんにちは。長谷川です。

浦田さん[danwa:0386]
速度ｖ＝５９３km/s！たった１Ｖの間でこんな速度に達するのか・・・
へーぇ。ずいぶん速いんですね。

とすると、高々 100eV 程度でも相対論的効果を考慮しないといけないんです ね。


[danwa:0395]　Re: 光の速さ
Date:Wed, 27 Dec 2000 15:30:23 From: 長谷川
談話室のみなさん、こんにちは。長谷川です。

長谷川[danwa:0394]
とすると、高々 100eV 程度でも相対論的効果を考慮しないといけないんです ね。
間違っていました。

相対論的効果を考えなければ、ｍｖ2／２＝Ｅ　ですから、速さはエネルギー の平方根に比例しますね。

ですから、100eV で 約6000km/sec = 6×106m/sec、10000eV=10keV で 約6×107m/sec、100keV で約2×108m/sec。

ということで、相対論的効果をいれないとどうしようもないのは、100keV く らいからですね。


[danwa:0397]　Re: 光の速さ
Date:Sat, 6 Jan 2001 12:44:13 From: のりこ
A HAPPY NEW YEAR

談話室のみなさま こんにちは。
のりこです。

[danwa:0395]（長谷川さん）
・・・・
ということで、相対論的効果をいれないとどうしようもないのは、100keVく らいからですね。
すみません。
100keVってどれぐらいの量でしょうか。
例えば、電球のひかりを何個つけることができるのでしょうか。


[danwa:0399]　Re: 光の速さ(光の速さからの派生)
Date:Fri, 12 Jan 2001 00:36:06 From: 浜田
談話室のみなさま、こんにちは。

浜田です。

のりこさん、100keVについてですが、
１エレクトロンボルト　eV　は、１個の電子が１ボルトの電位差のある２点間を動い たときに得るエネルギーですので、仕事に置き換えるにはジュール（ワット秒）にな おせば
　100 keV = 1.601 ×10-14 J

の程度の仕事ですが、100keVの粒子で具体的に何ができるか、というのを身近なとこ ろで調べてみました。

例えば放射性同位元素からのβ線やポジトロン、コッククロフト・ワルトン加速器で 得られる電子や陽子や重陽子が104 から107 eV くらいの エネルギーを持つみたいですね。
これらを、医療では診断用に使ったり（CT等）、目的に応じたターゲットにあてて中 性子線を得て非破壊検査に使ったりするのではないでしょうか。

加速器で加速されて質量が大きくなってくることによる影響を様々な方法で低減する 、というところで話が元に戻ってきた気がしました（光の速さにはまだ戻れませんが ）。

非粒子なら、同じぐらいのエネルギーでもまた別の応用がされていたりしますね。

まちがっていたら申しわけありません。


[danwa:0401]　Re: 光の速さ
Date:Sat, 20 Jan 2001 01:18:27 From: 浦田
Bi.Bi.さん、みなさん、こんにちわ、浦田です
少しづつ勉強しますのでよろしく。

電荷1.6×10-19Ｃ　の電子が 極板間電圧１Ｖの間で加速されたときに電子が得る運動エネルギーが 1.6×10-19Ｊ（ジュール）で１ｅＶ（電子ボルト）と書く。

電気回路で、１Ωの抵抗に１Vの電圧をかけたら１A（１C/s）の電流が流れて発 生する熱エネルギーは１Ｊ/s（１Ｗ）です。電圧＝電流×抵抗　、　電力＝電圧×電 流

電子一つが電線中を流れたら 1.6×10-19C×１V＝1.6×10-19J＝１eV
線の中も真空中でも１Vの電位差で得られるエネルギーは同じなんですね。？

1019eVでやっと1.6Ｊですか。１Cal＝4.2Ｊだから0.4Cal
1ccの水を0.4℃上昇させることができるんですね。

1020eVの宇宙線だと・・16J　すっすごい。 一発で１ccの水を４℃上昇させる。
ほんまかいな・・・あってますか？

抵抗回路を流れる電子は原子と衝突を繰り返すので１Ｖの範囲を出る時の速度も 数十ｃｍ/sと遅いのでエネルギーは電子の速度にならず、熱に変わる。

ところで、物質を光の速さ以上にできないというお話。

　水車の周速度が水の自由落下最終速度より十分遅いと出て行く水の速度が遅い ので水の位置エネルギーを１００％近く使うことが出きる。水車の回転が速いと 出て行く水の速度も速くならざるを得ないので位置エネルギーの一部しか水車に 渡されない。

子供の乗ったブランコの最下点で親が押す場合、ブランコの得られる振幅、最下 点の速度は押す速度以上にはならず、その振幅が小さい時は押すエネルギー十分 ブランコに伝わるが、速くなると、伝わる割合が小さくなる。
なんかそんな感じででしょうか？

　紫外線が物質に当たると電界の最高変移速度　２πｆ　が大きく電子が揺すぶられ て飛び出す。
紫外線エネルギーは飛び出した電子の速度として逃げてしまう。赤外線だと、電 子が逃げずに周囲の分子を揺さぶり続けて深くまで熱が伝わる。遠赤外線は深く 熱がとどくのはこういうことでしょうか？
またまた、よろしくお願いします。


[danwa:0402]　Re: 光の速さ
Date:Tue, 23 Jan 2001 12:19:51 From: Bi.Bi.
浦田さんは[danwa:0401]で書きました:
電気回路で、１Ωの抵抗に１Vの電圧をかけたら１A（１C/s）の電流が流れて発 生する熱エネルギーは１Ｊ/s（１Ｗ）です。電圧＝電流×抵抗　、　電力＝電圧×電 流
ユニークな導出ですね。しかし、私ならこうします。
1.6×10-19Ｊ（ジュール）で１ｅＶ（電子ボルト）と書く。
ゆえに、
1020eV＝1020×1.6×10-19Ｊ＝16J
1020eVの宇宙線だと・・16J　すっすごい。 一発で１ccの水を４℃上昇させる。 ほんまかいな・・・あってますか？
ということで、浦田さんの結果と同じですね。

ところで、物質を光の速さ以上にできないというお話。

　水車の周速度が水の自由落下最終速度より十分遅いと出て行く水の速度が遅い ので水の位置エネルギーを１００％近く使うことが出きる。水車の回転が速いと 出て行く水の速度も速くならざるを得ないので位置エネルギーの一部しか水車に 渡されない。
・・・以下省略・・・
関係ないです。
質点のエネルギーと速度の関係は、次の式で考察して下さい。
このような関係にあるから光速を超えられないと考えるんですけど。

質点のエネルギー＝ｍｃ２／（１−β２）1/2
ここで、β＝ｖ／ｃ

Bi.Bi.


[danwa:0403]　Re: 光の速さ
Date:Tue, 23 Jan 2001 16:31:30 From: Bi.Bi.
　水車の周速度が水の自由落下最終速度より十分遅いと出て行く水の速度が遅い ので水の位置エネルギーを１００％近く使うことが出きる。水車の回転が速いと 出て行く水の速度も速くならざるを得ないので位置エネルギーの一部しか水車に 渡されない。
・・・以下省略・・・
関係ないです。
ちょっと不親切かと思いまして、補足します。
なるほど、浦田さんがあげられた例は次のように似ています。
Ｘの速度はＹを超えない、で
浦田さんの場合はＸ＝水車、Ｙ＝水の落下速度
相対論の場合はＸ＝物体、Ｙ＝光速度

しかし、水が水車を押して動かしますが、光が物体を押して加速しているのではないですよね。

なんぼがんばってニュートン力学の範囲内で考えても 相対論的効果は出せないでしょう。
なんといっても、「光速度はどんな慣性系でも同じ」という常識ではとても受け入れられない仮定を出 発点にしているんですから。

Bi.Bi.


[danwa:0404]　Re: 光の速さ
Date:Tue, 23 Jan 2001 23:14:45 From: 浦田
Bi.Bi.さんこんばんわ、浦田です。
レスありがとうございます。

このような関係にあるから光速を超えられないと考えるんですけど。

質点のエネルギー＝ｍｃ２／（１−β２）1/2
ここで、β＝ｖ／ｃ
たとえば、高い電圧で電子を加速する場合等でも、なぜ光速Ｃが出てくるのかヒ ントをよろしくお願いします。


[danwa:0406]　Re: 光の速さ
Date:Thu, 25 Jan 2001 15:35:54 From: Bi.Bi.
浦田さん、こんにちは、Bi.Bi.です。

浦田さんは[danwa:0404]で書きました:
このような関係にあるから光速を超えられないと考えるんですけど。

質点のエネルギー＝ｍｃ２／（１−β２）1/2
ここで、β＝ｖ／ｃ
たとえば、高い電圧で電子を加速する場合等でも、なぜ光速Ｃが出てくるのかヒ ントをよろしくお願いします。
どんな式でしょうか？
「なぜ？」という疑問を持たれ、それについて理解しようと 常に努力される姿勢は立派で、見習いたいものです。
しかし、空で考えていても出てくるものではないです。 きっちりテキストを読まないと理解できないはずです。
繰り返しになりますが、
なんといっても、「光速度はどんな慣性系でも同じ」という常識ではとても 受け入れられない仮定を出発点にしているんですから。
ということからＣは出て来ざるを得ないでしょう。

また、相対論的力学は光速度より遅い場合はニュートン力学で近似できるように 次のように拡張したものです。
力→相対論的力
ニュートンの運動方程式→相対論的運動方程式
エネルギー・運動量→相対論的運動量

このような書き換えでエネルギーも定義されるので、 いくらニュートン力学をいじってても相対論的な関係式は出てきません。

とりあえず相対論の入門書に挑戦されてはどうでしょうか？

Bi.Bi.


[danwa:0407]　Re: 光の速さ
Date:Sat, 27 Jan 2001 23:57:18 From: 浦田
Bi.Biさんありがとうございます。みなさん、こんばんわ。浦田です。

このような関係にあるから光速を超えられないと考えるんですけど。

質点のエネルギー＝ｍｃ２／（１−β２）1/2
ここで、β＝ｖ／ｃ
質量が増加するんですね。

非現実的ですが、例えば宇宙に巨大フライホイールを浮かべて回 転エネルギーを貯め込むとき、周速度が光速以内のままでエネルギーを「圧縮」 して蓄えられるということになるのならいい法則ですね。

基礎から勉強していませんが、相対論の公式に当てはめると、例えば、

質量 100t の電車が秒速 150m (540km/h) に加速すると、相対論効果で増加した 質量は約 0.0125 ミリグラムになりました。

普通の　E=mv2/2 の計算では　1125×106J　になりますが、 増加した質量の運動エネルギーは 1.40625×10-4J になりました。

わかりやすく表現したら、 これは 1g の１円玉を約 1.4cm 持ち上げるエネルギーになります。
　位置エネルギーＥ=mgh　　(g=9.8m/s2、m=質量、h=高さ）
電池一本の懐中電灯なら約1/1000秒点けるエネルギーでした。

それだけモーターが必要とするエネルギーが増えるということかな？
計算あってれば良いのですが。・

光については私には少し難しいので、これくらいにしておきます。
簡単楽しい話題、みなさん、よろしくお願いします。

浦田


[danwa:0414]　Re: 光の速さ
Date:Fri, 2 Feb 2001 22:20:40 From: 浜口
　談話室のみなさん，こんにちは．
　浜口です．ごぶさたしております．
　半年ぶりかなー．(^^ゞ

（[danwa:0404]　浦田さん）
たとえば、高い電圧で電子を加速する場合等でも、なぜ光速Ｃが出てくるのかヒ ントをよろしくお願いします。
　この質問に関してはすでにBi.Bi.さんが述べておられるとおり， （[danwa:0406]　Bi.Bi.さん）
いくらニュートン力学をいじってても相対論的な関係式は出てきません。
ということになるでしょう．

　むしろ，“正しい”質問は
「低エネルギーでは，なぜ光速ｃが出てこないか？」
ではないでしょうか．
（低エネルギー現象でも相対論的力学にしたがっているのは間違いない．しか し，相対論的力学を低エネルギーに適用すると，式の中の定数ｃは全部消えて しまう．なぜだろう？）


　それともうひとつ．
（[danwa:0407]　浦田さん）
非現実的ですが、例えば宇宙に巨大フライホイールを浮かべて回 転エネルギーを貯め込むとき、周速度が光速以内のままでエネルギーを「圧縮」 して蓄えられるということになるのならいい法則ですね。
　現実的な例としては，シンクロトロン(円形加速器)がありますよ．
　電子にエネルギーを与えていくと，電子の周回速度が増加していきます．
　周回速度が光速近くになってもエネルギーを与え続けることはできますが， その場合，速度はほとんど増えません．
　いわば，電子は「速度増加」ではなく「質量増加」という形でエネルギー を貯め込んでいくわけですね．

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　浜口


[danwa:0418]　Re: 光の速さ
Date:Thu, 8 Feb 2001 01:13:56 From: 浦田
浜口さん、みなさん、こんばんわ。浦田です。

浜口さん：
　現実的な例としては，シンクロトロン(円形加速器)がありますよ．
　電子にエネルギーを与えていくと，電子の周回速度が増加していきます．
　周回速度が光速近くになってもエネルギーを与え続けることはできますが， その場合，速度はほとんど増えません．
　いわば，電子は「速度増加」ではなく「質量増加」という形でエネルギー を貯め込んでいくわけですね．
シンクロトロン
薄い円筒形のCDケースを半月形に二つに切断して双方を絶縁してそれに交番電圧 をかける。円筒に垂直に磁場をかける。円筒内中心から熱電子を発射してから交 番電圧周波数を上げて行く。電子は速度を上げて行くと同時に回転半径を大きく して行く。
　周波数が一定で、電圧を上げるんだったかな？

　円筒外周から飛び出した電子をコイル中を通過させて速度を測定するのかな？
　電子の質量と速度による遠心力、磁場と電荷による求心力で予想される半径よ り大きかったら、質量が増加したとする。

以上でよかったですか？


[danwa:0428]　Re: 光の速さ
Date:Wed, 14 Feb 2001 01:50:47 From: 長谷川
談話室のみなさん、こんばんは。長谷川です。

浦田さん [danwa:0418]
シンクロトロン
薄い円筒形のCDケースを半月形に二つに切断して双方を絶縁してそれに交番電圧 をかける。円筒に垂直に磁場をかける。円筒内中心から熱電子を発射してから交 番電圧周波数を上げて行く。電子は速度を上げて行くと同時に回転半径を大きく して行く。
　周波数が一定で、電圧を上げるんだったかな？
シンクロトロンではなく、サイクロトロンですね。

電子の質量が一定だと仮定して、磁場に垂直な運動だけを考えると、一定磁場 の中では電子は速さに関係なく一定の周期で円運動します。

ですから、この周期に合わせて半月形の電極に交流電圧をかけておくと、半月 形の電極の間を行き来するたびに電子は加速されて、軌道半径はどんどん大き くなっていきます。

しかし、実際には光速に近づくにつれて電子の質量が増していきます。となる と、磁場中で電子が曲がりにくくなり軌道半径は大きくなるものの、速さはあ まり速くならず、周期がだんだん長くなっていきます。

ということで、電子の動きと交流電圧のタイミングがずれて、ある程度以上電 子を加速できなくなってしまいます。

そこで、電子の動きにシンクロさせて交流電圧の周期を変化させるのがシンク ロサイクロトロンですね。(ちょっと名前がややこしい…(^^;)

シンクロトロンはというと、軌道半径が一定になるように磁場を変化させてい て、また、軌道上の加速部分の交流電圧も電子の速さにシンクロさせてありま す。


[danwa:0429]　Re: 光の速さ
Date:Wed, 14 Feb 2001 13:50:50 From: Bi.Bi.
Bi.Bi.です。
先日、科学館であった先事館シンポジウムで佐藤文隆先生が以下の話題 についてお話されました。

[danwa:0383]
これは光速度測定と関係ありません。1020eVを超えるエネルギーの宇宙線 のことで、今までに10個弱発見されているそうです。これの起源が不明。こ れだけのエネルギーになると宇宙背景輻射との相互作用ですぐにエネルギー を失うはず、等等でそんなものが地球上で検出されるはずがない。しかし検 出されている。ミステリアスだ、ということです。それで、地球大気全体を 検出装置にしてこの宇宙線を数多く捕まえて調べようという実験です。この 宇宙線が大気に入ると広い範囲で光る。これを宇宙から地球全体を眺めて検 出するというものだそうです。雷との違いを見分けるのが難しいとのことで す。
彼の話によると、このような超高エネルギー宇宙線が存在するとしたら、 ビッグバンか相対性原理が否定される、２１世紀は相対性原理を考え直す 時代かもしれないとのことでした。
詳しくは岩波の科学２月号「相対性理論のほころび」に掲載されています。
また、関連記事はサイエンス友の会ニュースに佐藤文隆さんとの対談形式で 紹介したことがあります。これは、学芸課の部屋の本棚にありますので、 来館された方は是非ご覧ください。

でも、相対性原理を疑うより、私のような素人はデーターを疑いたくなります。

Bi.Bi.


[danwa:0430]　Re: 光の速度
Date:Wed, 14 Feb 2001 14:05:55 From: Bi.Bi.
Bi.Bi.です。

[danwa:0375]で
1983年の第１７回国際度量衡総会で「メートルは、１秒の1/299792458の時間 に光が真空中を伝わる行程の 長さである」という定義が採択されています。ですから、1983年以降、この定 義が変更されるまでは光速度 は測定によって変わることはありません。
と書きましたが、 「パラドックス」日本評論社、林晋編著を読んでいたら、 １１０ページ、松田卓也さんが トンネル効果を使って「超光速通信が可能か？」 という実験（１９９２年、ドイツのニムツ教授）について紹介されていました。
私には難解でちょっと理解できませんでした。
どなたか、これについてご存じないですか？

Bi.Bi.


[danwa:0431]　Re: 光の速さ
Date:Wed, 14 Feb 2001 18:51:48 From: 浜口
　浜口です．こんにちは．

　人類の物理学の歴史はまだほんの数百年です．
　今後，数百年数千年「超光速通信・超光速移動は不可能」と言われつづける とは思えません．何か未知の原理が発見されて相対論の呪縛から逃れられる日 がくると，私は思います．
　それが何かは，見当もつきませんが．
　まったく未知の原理か，はたまた，既知法則の意外な応用か……．

（[danwa:0430]Bi.Bi.さん）
１１０ページ、松田卓也さんが トンネル効果を使って「超光速通信が可能か？」 という実験（１９９２年、ドイツのニムツ教授）について紹介されていました。
　量子テレポーテーションというやつかな．私も何かでちらっと読んだ気がす るだけで，詳しく書かれた本を知りませんでした．
　ご紹介の本には詳しく出てるんでしょうか．とても興味があります．

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　浜口


[danwa:0432]　Re: 光の速さ
Date:Wed, 14 Feb 2001 18:54:28 From: 浜口
　浜口です．

　すこし細かい話になりますが……

（[danwa:0414]浜口）
　いわば，電子は「速度増加」ではなく「質量増加」という形でエネルギー を貯め込んでいくわけですね．
と私は書いたんですけれども，これは議論の余地があって，「質量が速度に依 存する」という言い方はよくない，とする立場もあります．

「質量が速度に依存する」とする立場とは，

　　　　　　　　　　　　ｍ0
　　　　ｍ(ｖ)＝――――――――――
　　　　　　　　{１−(ｖ／ｃ)2}1/2

という量を質量と呼ぼうというものです．
（その場合ｍ0を静止質量と呼びます）

　いっぽうそれに対して，
「ｍ0を質量と呼び，上のｍ(ｖ)みたいな量には何の名前もつけない」
とする立場があります．
（したがって質量は増加したりはしない）

　今は後者のほうが多数派のようです．

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　浜口
この話題の続きは質量と速度へ　


[danwa:0433]　Re: 光の速さ
Date:Wed, 14 Feb 2001 19:16:37 From: Bi.Bi.
浜口さん、こんにちは．

　量子テレポーテーションというやつかな．私も何かでちらっと読んだ気がす るだけで，詳しく書かれた本を知りませんでした．
　ご紹介の本には詳しく出てるんでしょうか．とても興味があります．
残念ながら、詳しくないです。
「エバーネッセント領域をトンネル効果で通過したわけだ」
とさらりとかかれているだけです。

Bi.Bi.


[danwa:0459]　Re: 光の速さ
Date:Sat, 31 Mar 2001 18:16:42 From: 長谷川
談話室のみなさん、こんばんは。長谷川です。

Bi.Bi.さん [danwa:0433]
「エバーネッセント領域をトンネル効果で通過したわけだ」 とさらりとかかれているだけです。
「エバーネッセント領域」って何だ？と思っていたら、鶴田匡夫著の『光の鉛 筆 ＋光技術者のための応用光学＋』という本に、「エバネッセント波」とい う項目があるのを見つけました。

屈折率が大きい方から小さい方へ光が当たったときに、境界面に対する角度が 浅いと全反射という現象が起きますが、このとき境界面の向こう側(屈折率が 小さい領域)へ漏れる電磁波のことを「エバネッセント波」というそうです。

ただ漏れるといっても、指数関数的に減少する電磁波で、エネルギーが境界か ら向こうに漏れていくわけではなく、その距離もせいぜい数波長までというこ とです。

Maxwell方程式にこのような境界条件を入れてまじめに解けば、このような結 果が出てくるはずです。

ちなみに、「エバネッセント」というのは、"evanesce(徐々に消え去る)"とい う英語の派生語だそうです。


・・・さて、この先 話はどうなるのか？お楽しみに！・・・
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