光の早さは本当にかわらないかコミュの物理に詳しい人いらっしゃいませんか？？

ただいまメッセージで面白い話を頂いたので、以下転載です。

時間の流れ方の話なんですが。
電車の中で光を床から天井にあてて、戻ってくるようにした場合、電車の中の人から見たらただ単に光は往復しているようにしか見えないが、電車の外から見た人には、光は斜めに進み、斜めに戻っているように見える。
電車の中の人は、光が往復している時間が流れているが、実際外の人には、光の進む速さは不変なので、その間に斜めに移動しているだけの時間が経過しているので時の流れが違うと言う話がありました。

これがとても気になります。
ちょっと自分なりになぜなのか考えてみました。

光が直接的に人間の速さに関与していないのに、時の流れが違う。＝電車の速さが光に影響している。これだと速度が時間の流れを変えるのは光だけ、ということになる。

光から遠くはなれた電車の外の人からみると、光の部分だけ時間が少し遅く流れているので光が昔あった部分だけが見えて、斜めになってるように見える。（量子力学では、位置と運動量が確定できず、相関関係があり、片方が決まると片方は自動的に消滅するのでエネルギー自身である光は実際にそこに光があるということは観測できない／位置が確定してしまうので。位置エネルギーと運動エネルギーの関係みたいなものでしょうか？）

光の速度は常に一定でなくてはならないので電車の外の人たちには電車の速度＋光の速度＝光の速度にならなくてはいけないためこれが働いている。（（電車の速度）＾２＋（光の速度）＾２＝光の速度＾２らしいですけど、どうしてこうなるのかいまいち理解していません。）

光が天井に届くまでの間に電車が動き、なおかつ別に１往復ではなくって光を当てている間はずっと光が光源から出て天井に跳ね返ってるわけなので、
←の向きに進んでる電車があるとしたら、
｜　　／
｜　／
｜／
こういう風な光が出来る。（MACからなのでブラウザの関係とかでうまくうつらななかったらごめんなさい）

どれなのでしょう？！
光には質量もあるし、重力にもかかるし、光子だけでも観測できないのですかね。。。。

でもこれ、実際に実験してみたいですね！！
熱や音で試した場合どうなるのかも気になります。

コメント(20)

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[2] mixiユーザー 06月11日 13:21

まず

なんですけど、確認事項的に書くので、わかってらっしゃったら、ごめんなさい。
時の流れが違うのは、人間の時の流れが違ってくることです。
電車の速さが影響するのは、電車の内と外で見る光の経路の違いです。
そして、光の速さは人間の速さに関係ないので、すなわち誰が見ても光の速さはcなので、電車外から見た光の1往復の時間と、電車内で計測した1往復の時間は違うことになります。←光の経路が違うので。

[3] mixiユーザー 06月11日 13:37

は、
不確定性原理を理解してないのですが、光を見た時点で位置は確定されているので、斜めに(ぼやけて)見えないのではないでしょうか。

[4] mixiユーザー 06月11日 13:49

は、
三平方の定理を用いられているそうなのですが、電車の外から見た光の経路を求めてみるとその式が出てくると思います。
それか、どこで見ている(光の速度)かを考えてください。↓
プログラミングだと
c=c+v
とか出てきます。が、数学的にはv≠0で間違ってますよね?

[5] mixiユーザー 06月11日 14:09

ですが、
電車の中で、斜めに反射して後ろの方までいく光があると、電車の外から見て上下に動いて反射する光に見えますよね?

ボース粒子で質量があると(確認)されているのはウィークボソンだけで、光子は質量を持ってないです。

こんな電車作るの大変そうですが、やったら面白そうですね!

[6] mixiユーザー 06月11日 14:14

シンクロナイズドスイミングの方は水中で聞こえる曲に合わせて演技してるそうです。

これも理解してなくて、読んだ話なのですが、重力が曲げるのは、そこの空間で、光子はその空間に沿って(まっすぐ?)進むので、結果曲がるそうです。

[9] mixiユーザー 06月12日 10:54

(ct)^2=(ct)^2+(vt)^2の式の両辺のcは違うものなので、v=0にしなくてもいいです。

ゆきちゃんさんの

で、時間が遅れるのはなぜでしょうか。

での、その図を言葉でくわしく説明してください。

ゆきちゃんさんも1で書いておられるとおりに、エネルギーがあるからといって、それは質量の形態であるとは限らないです。光では、e=hνです。

重力場で光が曲がっていくことについて
自分はまだ勉強してないですが、一般相対論によるとそうだそうです。

[12] mixiユーザー 06月13日 04:26

振動数c/λとしてとνとしました。

こんな表現は違うのかも知れないですが、(ct)^2=(ct)^2+(vt)^2
の右辺のcは、電車の外にいる人が観測しうる光の速さで、
左辺のcは、電車の外の人にとっての、中にいる人の光の速さ(と考えれる)です。
というより、この電車の例がよく例に用いられる光時計と構造が同じなので。↓
光が床から天井まで行く時間を1秒とすると、
電車の中では、床から天井まで鉛直方向に進んで到達する光の経路はcキロメートルですよね?(秒速cキロメートル×1秒)
ですが、その経路は電車の外から見ると鉛直方向ではなく、光が斜め上向きに進んでできるものとなります。
その経路の長さはピタゴラスの定理からcキロメートルより大きくなりますが、
その式の左辺のcは、電車の外から見た、中での光の速さのような(?)ものです。
そして、電車の外から見て、その斜めの経路はcキロメートルより大きいのに、そこでの光の速さがcなので、電車の外で1秒経ったのに、電車の中を見ると(光がまだ天井に到達してないと観測できるので)、電車の中ではまだ1秒経ってないと、観測できることになります。

ひとまず寝ます。アメリカでは何時から何時くらいまでが活動時間なのでしょうか。

[13] mixiユーザー 06月13日 04:29

11はミスを何箇所か見つけたので削除しまして12を書きましたm(_ _)m

[14] mixiユーザー 06月13日 04:38

tは電車の外で流れている時間ではかったものです。

[16] mixiユーザー 06月15日 05:49

0番目のコメントでの、光の速度の２乗=…という表現に合わせて、c^2=…と書きました、が √{(ct)^2+(vt)^2}は電車の中にいる人が見る鉛直方向に進む光を、外から見た経路の長さです。
そこで、ありえない話なのですが、電車の中の光の速度を、外から考えて、cとすると、左辺のcになります。なので、tは電車の外での時間ではかってもよいということになりますが、相対論の主張をおおいに無視っています。

電車の中では鉛直方向に反射しまくっている光の経路を、電車の外から観察している人の立場にたつと、光の経路がジグザグになるのは理解されるでしょうか。／\／\／\

[17] mixiユーザー 06月15日 06:13

光速cに近づくほどその効果がよく現れます、というより、誤解を免れたいところですが、たまに、ゆきちゃんさんが問われることを、よく知ってらっしゃるような感じがします。

vが歩く程度の速さでも、電車の中の人が見る光の経路が鉛直方向なら、電車の外から見るとその光の経路は鉛直ではないです。

電車の中では遅く辿り着く、ように電車の外からは観測される、という話です。細かいですが、危険なとこに感じます。すみません。

ゆきちゃんさんの活動時間でなく、アメリカ人の活動時間が日本時間で、何時くらいになるのか、トピと関係ないですが聞いて見たかっただけでした。すみません。MACがんばってください。

[19] mixiユーザー 06月19日 07:25

電車の中にいる人が見て、電車の中で床から天井にすすんでいく光があるとき、その様子を電車の外から見ていると、鉛直方向に上向きに進む￠ベクトルと、水平方向の電車の進む向きをもつ$ベクトルがありますが(、 (￠+$ベクトルの長さ)^2=(￠ベクトルの長さ)^2+($ベクトルの長さ)^2=(ct)^2+(vt)^2なのですが )、その光の進む向きは、￠+$ベクトルの向きです。そして、その経路は唯一つに決まりますよね?
その光が天井で反射した後は、電車の中で見ると下向きに進み、電車の外で見るとさっきと同じ様にして斜めになりますが、今度は斜め下です。
そうして、ジグザグになるのですが。

18のコメントの真ん中の式は等号が成立っていないので、まちがっていますが、その1m/sの影響の分だけ(1m/s増えるわけではないのですが)、電車の中で1秒が経つように見えるまでの電車の外から見るときの電車の外での時間は増えますので、式の後の文章は考え的に合っています。

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