光の不思議
相対性理論
昔、アインシュタインは「光を光の速さで追いかけたらどうなるのか」と考えその結果として特殊相対性理論を完成させました。特殊相対性理論には光の不思議な性質が
書かれています。
光速度普遍の原理
光は非常に不思議な性質をもっています。そのうちの一つは「光の速さはどのような運動をしている物質から見ても変わらない」、というものです。これを「光速度普遍の原理」
といい特殊相対性理論の中核となる原理です。「光を光の速さで追いかけたらどうなるか」という問題は、通常で考えれば光は止まって見えるハズなのですが、実際は光の速さで
追いかけたとしても光は光の速さで遠ざかるそうです。そう、光に対する相対速度は常に一定なのです。
また一般相対性理論では
- 物質は光の速さを超えることはできない
- 光速に近い速度になればなるほど時間の流れが遅くなっていく（光速では時間が止まる)
- 光速に近い速度になればなるほど空間は狭まっていく（光速では一点に集まる）
- 等・・・
と非常に不思議なことが書かれています。この中の一つの「時間の流れが遅くなる」といった現象はかなり有名で、粒子の寿命などを観測することによって実際に証明されているそうです。
代表的なお話の一つには「双子のパラドックス」というものがあります（このお話は実証されていません）。双子の兄弟のうち兄が非常に高速で飛行する宇宙船で、１年間ほど宇宙旅行を
楽しんで帰ってくると、双子の弟が住んでいる地球ではすでに３年の月日が流れていて、弟のほうが年上になっているというような通常ではありえない事が起こります。高速で飛行する
宇宙船と地球とでは時間の流れ方が違っているのです。これは宇宙船が光速に近づけば近づくほど顕著に表れます。この現象のことを日本では童話の「浦島太郎」にちなんで「ウラシマ効果」と
呼んでいます。
とにかく光は不思議なのですが、宇宙にはこの光速度普遍の原理を覆すような現象も起こっているとかいないとか言われています。それは「宇宙空間が光速以上で運動しているとしか考えられない」
といった現象が起こっているからだそうです。詳しくはわかりませんが、このように光速以上で運動することのできる粒子のことを「タキオン」と呼びます。このタキオンという粒子は光の速度を超えたり
質量が虚数だったりと光以上に不思議な性質をもっているのですが、存在は確認されておらず、あくまで「あるかもね」といった存在だそうです。