2010年01月18日

◆ 光速度は不変?

 「光速度は不変である」というのがアインシュタインの特殊相対論の立場だ。ただし、一般相対論の立場を取るなら、「光速度は不変でない」と見なすことができる。現実には、光速度は不変ではないはずだ。 ──

 「光速度は不変である」
 というのがアインシュタインの特殊相対論の立場だ。ここでいう「不変」というのは、「観測者に対して不変」という意味である。観測者が等速度運動をしていても、光速度は同じ速度で観測される。……このことは別に問題ない。
( ※ 「観測者」という用語はやや不正確で、正しくは「慣性系」と呼ぶべきだが。)

 一方、一般相対論の立場で言うなら、重力場は「空間の歪み」として認識される。とすれば、そこでは、空間の歪みに従って、光速度が変化したとしても不思議ではない。
 このことは、超球理論では「超球の密度」や「重力レンズ」として認識される。

 重力レンズの効果は、暗黒物質による効果としても観測される(らしい)。巨大な暗黒物質のある領域のそばを取った光線が重力によって歪むわけだ。
 とすれば、大量の暗黒物質が集まっているあたり(およびその周辺部)では、光速度がいくらか変化したとしても不思議ではない。たぶん、変化するのだろう。

 つまり、「光速度は一定である」というのは、ある巨大な領域(たとえば銀河系のような領域)に限った話だ。異なる銀河系の内部や、あるいは、銀河系Aと銀河系Bの中間のあたりでは、光速度はいくらか違う値になったとしてもおかしくない。われわれのいる太陽系や銀河系では、光速度は
    299792458 m/s
 という値が知られているが、太陽系や銀河系の外では、重力場の影響を受けて、上記の値から微妙にズレた値になったとしても、不思議ではない。たとえば、0.01% だけ多い数値(または少ない数値)になったとしても、不思議ではない。

 要するに、「光速度一定の原理」というのは、宇宙の全体において絶対的な原理なのではない。太陽系や銀河系ぐらいの小さな範囲のなかでのみ成立する話なのだ。そして、巨大な宇宙の全体を見れば、光速度にはいくらかバラツキがあると考えられるのだ。

 以上のことは、相対論には矛盾しない。むしろ、一般相対論から、自然に得られる結論である。
 特殊相対論では、「光速度一定の原理」というのを、天下り的に導入したが、一般相対論を取れば、「光速度一定の原理」というのはいくらか拡張されるわけだ。

( ※ ただしその発想の根拠は、超球理論である。)

 [ 付記 ]
 光速度にバラツキがあるのは、宇宙の暗黒物質や暗黒エネルギーの分布にバラツキがあるからだ。このことは、前項(暗黒物質と暗黒エネルギー)を参照。

 なお、質量やエネルギーの分布のバラツキが極端に現れた例としては、ブラックホールがある。
 実際、ブラックホールでは、次のようになっているはずだ。
  ・ ブラックホールに落ち込む光は、非常に高速になる。
  ・ ブラックホールから逃れようとする光は、非常に遅くなる。

 後者の例では、重力が強くなるに連れて、光の速度はどんどん遅くなり、ついには光の速度はゼロ(以下)に達する。そうなると、光は重力場の外に出られなくなる。……これがブラックホールだ。
 ブラックホールが存在するということは、光速度が一定ではないということの証拠である!



 【 関連項目 】
  → 暗黒物質と暗黒エネルギー



 【 関連サイト 】

  → 超球理論
posted by 管理人 at 19:30| 物理・天文 | 更新情報をチェックする
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