【衝撃】光よりも速い存在3つ!
Summary
TLDRこのビデオ脚本では、光の速度が宇宙で最も早いとされるが、実は光を超える速度を持つ存在がいくつかあると紹介しています。エドウィン・ハブルによって提唱された宇宙の膨張速度は光の速さよりも早く、さらに宇宙の膨張の初期段階であるインフレーションの速度は光の速さの10の22乗倍とされると説明されています。また、量子力学の分野における漁師のもれ現象も光の速さを超えるとされています。しかし、これらの現象はまだ仮説であり、実用化は遠い将来にかかっています。このチャンネルでは今後も宇宙に関する解説を続けていくとのことです。
Takeaways
- 宇宙で最も早い物質は光ではなく、宇宙の膨張速度があるとされています。
- アインシュタインは光の速度は変わらないという原理を提唱しています。
- 宇宙の膨張速度は光の速度よりも早いとされていますが、これは宇宙の外には何かがあるという現代物理学の知識とは矛盾するため、アインシュタインの原理に反するものではないと解釈されています。
- インフレーションは宇宙の始まりの時点から起きた現象で、宇宙の膨張速度は光よりも早いとされています。
- 量子論では、漁師のもれという現象があり、量子力学のルールで物体の状態が同時に確定されるという概念があります。
- アインシュタインと量子論の理論物理学者ニールス・ボアの間で、原理的な対立が生じています。
- 量子コンピューターは理論家にとっての夢であり、実験家にとっての悪夢とされていますが、現在は実験的な研究が進められています。
- 宇宙の膨張速度を求める研究で得られた结果是、毎秒67.36kmで宇宙が膨張していることが示されています。
- 宇宙の膨張速度は光よりも早いとされるが、これは宇宙の外には何かがあるという現代物理学の知識とは矛盾するため、アインシュタインの原理に反するものではないと解釈されています。
- 宇宙の膨張速度は光よりも早いとされるが、これは宇宙の外には何かがあるという現代物理学の知識とは矛盾するため、アインシュタインの原理に反するものではないと解釈されています。
- 宇宙の膨張速度は光よりも早いとされるが、これは宇宙の外には何かがあるという現代物理学の知識とは矛盾するため、アインシュタインの原理に反するものではないと解釈されています。
Q & A
アインシュタインはなぜ光より早い物質がないと結論付けたのですか?
-アインシュタインは相対性理論を通じて光の速さは物体が達成可能な最高の速度であり、また空間と時間の概念に影響を与えると主張しました。この理論に基づき、光より早い物質が存在するとは考えていませんでした。
光速を超える速度が存在すると言われている宇宙現象とは何ですか?
-宇宙の膨張速度、インフレーション、そして量子力学における漁師のもれが光速を超えるとされています。これらは異なる現象であり、それぞれ異なる方法で光速を超える速度を示すとされています。
地球から月までの光の旅行にはどれくらいの時間がかかりますか?
-地球から月までの距離は平均で約38万4千キロメートルで、光は約1秒間に30万キロメートルの速度で進みます。従って、地球から月までの光の旅行には約1秒余りがかかります。
光年とはどのような単位で、どのように定義されていますか?
-光年は天文学で使用される距離の単位で、光が1年間進む距離を意味します。つまり、光年は光が1年間に移動する距離、約9.461×10^12キロメートルです。
ハプルの法則とは何ですか?
-ハプルの法則は、銀河同士の距離が大きくなるほど、その離れる速度も比例して大きくなるという法則です。これは宇宙が膨張していることを示す重要な観測事実の一つです。
宇宙の膨張速度はどれくらいで、どのように求められますか?
-最新の研究によると、宇宙の膨張速度は毎秒約67.36km/メガパーセとされています。これはハプルの法則を用いて、遠くの銀河からの電磁波の波の形(石変異)から求められます。
インフレーションとはどのような現象ですか?
-インフレーションは宇宙の始まりの直後に起こった宇宙の膨張現象です。宇宙誕生の瞬間から非常に短い時間内で、宇宙は驚くべき速度で膨張し、その後現在のようにゆっくりとした膨張に移行しました。
漁師のもれとはどのような量子力学の現象ですか?
-漁師のもれは量子力学における現象で、双子の粒子が一度離れても、片方の粒子の状態が測定された瞬間、もう一方の状態も自動的に決定されるという性質を指します。これは非局所性と呼ばれ、光速を超える通信を許可する可能性を持っているとされています。
アインシュタインはなぜ量子力学に反対していたのですか?
-アインシュタインは量子力学の確率論的側面に反対し、「神はサコを振らない」との名言を残しました。彼は量子力学が物理現象に対して決定論的ではないと感じ、また将来の出来事が過去から完全に決定されるという考えに反発していました。
量子コンピューターとはどのような技術ですか?
-量子コンピューターは量子力学の原理を応用して情報を処理するコンピューターです。これは従来のコンピューターとは異なる方法で計算を行い、特定の問題に対する高速な解決が可能になる可能性があります。現在は実験的な段階ですが、将来的には大きな影響を与える技術となるでしょう。
Outlines
🌌 光の速さと宇宙の広さ
宇宙で最も速いものについての導入。雷の光と音の違いを例に、光の速さがどれほど速いかを説明。地球から月や太陽までの光の到達時間を示し、宇宙の広さを感じさせる内容。
🚀 宇宙の膨張とハッブルの法則
エドウィン・ハッブルによる宇宙の膨張理論の紹介。ドップラー効果を用いて銀河の動きを観測し、距離が遠いほど速く遠ざかることを発見。ハッブルの法則に基づき、宇宙の膨張速度を計算する結果が示される。
🌌 インフレーションと光速の限界
宇宙の膨張速度より速いとされるインフレーションの現象を紹介。宇宙誕生直後の瞬間的な膨張を説明し、その速度が光速をはるかに超えることを述べる。相対性理論と宇宙の膨張の矛盾を解説。
🔬 量子力学と光速の超越
量子力学の基本概念とアインシュタインとボーアの対立を紹介。量子もつれの現象が光速を超えることを説明し、現在の量子コンピュータの研究状況を述べる。光速を超える仮説や技術の将来性について触れる。
Mindmap
Keywords
💡光の速さ
💡アインシュタイン
💡宇宙の膨張
💡ハブルの法則
💡インフレーション
💡量子力学
💡漁師のもれ
💡量子コンピューター
💡ドップラー効果
💡光年
Highlights
光より早い存在について探求
雷が光より早く感じられる現象
月と太陽の距離と光の到達時間
地球から最も近い惑星プロキシ県Bまでの光年
銀河系とアンドロメダ銀河の距離と光の速度
アインシュタインの相対性理論の始まり
光の速度が変わらない理由と高速度普遍の定理
宇宙の膨張速度とハプルの法則
膨張する宇宙の速度が光を超える事実
宇宙膨張と相対性理論の整合性
インフレーション理論とその速度
量子のもれと光の速さを超える現象
アインシュタインとボアの量子論対立
量子コンピューターの現状と未来
仮説に基づく光より速い存在の可能性
宇宙旅行の未来への期待
チャンネル登録と今後の宇宙解説の案内
Transcripts
皆さんは宇宙で最も早いものと聞いて何を
想像しますか音でしょうか光でしょうか
どちらもとても早そうですよね有名な物理
学者アインシュタインは光より早い物質は
ないと結論づけていますしかし広い宇宙に
は光を超える速度が存在すると言われてい
ます今回は光より早い存在についてして
いきます光の速さを感じる時といえば雷が
落ちた時のことを思い出してみてください
雷はピカッと稲妻が空を走り少し遅れて
からゴロゴロと音が鳴り響きますこれは光
の伝達速度が音よりも早いことから起こる
現象です音の速度が1秒間に
速さです地球上では光は伝わる速度が感じ
られないほどに早いということになります
では宇宙ではどうなるのか見ていき
ましょう地球から月までの距離は平均で約
38万48万
実は私たちが見ている月は1秒前の月の光
なのです地球から太陽までの距離は
1億40kmです光は約8分19秒で到達
することができ
ますしかしそんな高速を持ってしても他の
惑星系に行くには数年別の銀河系となると
数百万年もかかり
地球は太陽を中心とした太陽系に存在して
いますプロ島県タBは太陽系の外で地球
からの距離が最も近い惑星ですが地球から
は4.2後年離れています光年とは光が1
年間かけて進む距離のことを言います
つまり地球からの光がプロキシ県Bにまで
に4年以上かかるのです太陽のように
光輝く星構成が数千億個集まった星の集団
のことを銀河と言います太陽系は天川銀河
に所属しています夜空に見える天川は実は
私たちがいる天川銀河の星たちなのです別
の銀河例えばアンドロメダ銀河までは
250万も離れています光の速度で進んで
もたどり着くまでに250万年という途方
もない時間がかかりますアンドロメダ銀河
は肉眼でも見ることができますがその光は
今から250万年前のものなの
ですそれだけ宇宙は広く宇宙規模で考える
と光は遅いとも言えるかもしれません
アインシュタインが16歳の頃当時通って
いた学校の裏山で寝ている時ある不思議な
夢を見ましたそれは自分が光の速さになっ
て光を追いかけるというものです目覚めた
アインシュタインは実際に光の速さで光を
追いかけたらどう見えるだろうと考えまし
たこれが相対性理論誕生のきっかけとなっ
たのです相対性理論は代の物理学の基礎に
もなっているものですがそれが16歳の
少年が見た夢から始まったなんて驚きです
よね相対性理論には光の速度は変わらない
という原則がありますどういうことかと
言うと例えばボールを投げるとボールは中
を舞い空気中を進みますが風が吹いていれ
ばボールは風の吹く方向に流されてしまい
ます
光も同様に空気中を進むのですが風が吹い
ていたとしても流されずにまっすぐ進み
ますこれは宇宙でも同じことが言えるの
です実は宇宙にも風があります光は宇宙の
風に当たってもボールとは異なりどんなに
強い宇宙の風にも流されずまっすぐ進む
ことができますまた時速60kmで走る車
から前方に向かって時速40kmでボール
を投げるとボールの速さは時速100km
となりますこのボールを光に置き換えると
光の速さは光の速さに車の速さを足した
ものになるのではないかと思いますよ
ねしかし光の場合速度は変わらないのです
光の速度は常に一定で車に乗っていても
飛行機に乗っていても変わることはあり
ません宇宙で最も早いものであり光の速度
を超えることは不可能であるとされてい
ますこれが光はどんな状況でも速度は
変わらない高速度普遍の定理です光は
とても早く風や乗り物など他のものに影響
されることはありませんなんだかかっこ
いいですよねしかし光よりも早いと言われ
ているものが存在するのですここからは光
よりも早い存在を3つ紹介していき
ます1つ目は宇宙の膨張速度です実は宇宙
は膨張しているのではないかという説が
あり
ますそれを提唱したのはアメリカの天文
学者であるエドウィンハプルです救急車の
サレが鳴っている時に近づくと音が高く
聞こえ反対に遠ざかると低く聞こえたこと
はありませんかこれをドップラー効果と
呼びます音は波でできており音の発生限
音源が動くと本来の波の形が変わって
しまうのです波の形が変わると音の高さが
変わりますそのため救急車が通りすぎると
音が変わってしまうのですドップラー効果
は音だけでなく波の形をしていれば
当てはまるため波でできている光も
ドップラー効果が発生します光は波の形で
色が決まります光の発生限光原が遠くなる
と光が赤っぽくなり光原が近づくと青
っぽくなるのです光原が遠くなり光が赤
っぽくなることを石変異と言いますハプル
は地球から遠く離れた銀河から発せられる
電磁波という波を毎日同じ場所から観測し
てその電磁波の波の形からあることに
気づきまし
たそれはほぼ全ての銀河で石変異が観測さ
れたということです
ここからアップルは波の発生源である遠い
銀河が動いていることを発見しました
さらに距離が遠い銀河の方が石豊変異の量
が多いというデータも得たのですそこから
銀河が離れているのではなく宇宙全体が
膨張しているのではないかと考えました
その後ハプルはハプルの法則という計算式
を発表しましたハプルの法則とは簡単に
言うと銀河同士の距離が大きくなればなる
ほど距離に比例して離れる速度も大きく
なるという法則ですつまり2倍離れている
銀河は2倍の速度で5倍離れている銀河は
5倍の速度で離れていくということです
膨張する宇宙は距離に比例した速度で離れ
ていくので距離が遠ければ遠いほど離れて
いく速度は早くなります距離に応じて速度
が比例していなければ宇宙全体が同時に
膨張することはできません最終的には高速
を超えたスピードでないと膨張できなく
なってしまうのですさらにハプルは宇宙の
膨張速度を求めることにも成功しています
最新の研究でハプルの法則を用いて宇宙の
膨張速度を求めた結果毎秒67.
36kmメガパーセという結果が出てい
ます1mパーセは約326高年ですつまり
天体の距離が326高年離れるごとに
遠ざかる速度が毎秒67.36kmずつ
早くなるということですともない数字です
ねちなみにどれくらい離れた辺りから高速
を超えるのかというと約
145.1高年離れたところから宇宙の
膨張速度が高速を上回ることになります
観測可能な宇宙は約465億高年だと言わ
れていますからその約13の場所からは
高速を超えることになるのです今までお
話しした宇宙の膨張するスピードが光より
も早いという事実はアインシュタインの
相対性理論の高速を超えるものは存在し
ないという部分に反するように思えます
ただしアインシュタインがそう述べたのは
物体に適用されることであって空間の膨張
には当てはまらないと明記されていました
ので実際には反していないということに
なります
これはどういうことかというと宇宙が膨張
しているのであれば当然宇宙の外には何か
あるはずですしかし宇宙の外について現代
物理学での答えは何もないとなっています
宇宙の外には物質や空間の概念も含めて何
もありません現代物理学では時間や物質や
空間という概念は宇宙の誕生と共に生まれ
宇宙の中にしか存在しないとされています
つまり宇中が膨張するというのはその空間
自体が膨張していることを意味しているの
です元々の広い空間の中で宇宙が広がって
いくのではないのです相対性理論では空間
内で質量を持つ物質が光より早く移動する
ことはできないとしています
そのため空間内で物体が高速以上に動く
ことはありえませんが物体がある空間自体
が高速以上で膨張することはあり得るの
ですこう考えることで相対性理論と銀河が
遠ざかっているという観測事実の両方とも
矛盾なく説明でき
ますそんな宇宙の膨張速度よりも早いもの
がありますそれがインフレーション
ですインフレーションとは宇宙の始まりの
方に起きた現象で宇宙の膨張現象のことを
言いますこれは宇宙誕生の瞬間から10の
-44乗秒から10の-33条秒の間に
起きたと考えられています
インフレーションが起きる前の宇宙の大き
さは原子よりも小さい10の-34cm
しかなかったと言われていますが
インフレーションが起こっている間に宇宙
の広さは直径1cm以上にまで大きくなり
ましたこれは例えると直径1mmの1/1
の大きさしかない急が直径1000億光年
の観測可能な宇宙の大きさと同程度の92
まで膨張したのと同じ割合ですこれまでの
研究によりおよそ10の-33条秒間で
宇宙が膨張したことが分かりこれを計算
すると当時の宇宙の膨張速度はなんと高速
のおよそ3く10の22乗倍にもなります
これはたった1秒間で10の15条高年
まで膨れ上がる速度ですこの速さは光より
も圧倒的に速いと言えますがさらに他にも
光よりも早いと言われているものがあり
ますそれが漁師のもれですそもそも量子と
は何かと言とこの世界を作っているとても
小さな物質のことですこの世界には万有
引力で有名なニュートン力学などの物理
原則がありますがこの漁師の世界ではそれ
が適用されず量子力学と言われる特別な
ルールが働きます
漁師のもれとはついになった漁師はどれ
だけ離れていようと片方を観測し状態を
確定させた瞬間も片方の状態も自動的に
確定されるというものです例えばコインを
投げて裏表を当てようとした時表が出た
ことを確認した瞬間に裏も自動的に決定し
ますねアインシュタインが残した名言神は
サコを振らないこの発言で
アインシュタインが言いたかったことは
あらゆる物体も将来の挙は最初から決まっ
ているということですつまり漁師のもれを
真光から否定していますこの発言に対して
量子論の海のである理論物理学者ニールス
ボアは神が何をなさるかなど注文を
つつけるべきではないと真光から
アインシュタインと対立しましたボアの
量子論は相対性理論を否定してしまうかも
しれない理論でしたついになった漁師の
片方が決定した時もう片方が決定するまで
の
スピードそれが光の速さを余裕で超えると
いうのですもちろんこの漁師の間には電波
やケーブルがあるわけでもなくその上
どんなに離れていようとももそのスピード
は高速という次元を超え同時に決定される
というとてつもない現象です
アインシュタインはこの確立論的な量子
力学における考え方を最後まで認めず量子
論はしり熱烈な考えを寄せ集めた妄想体系
に見えると反発しました結局
アインシュタインとボアの決着はつかず
2人は生涯を終えることになったのです
しかし現在アインシュタインが認めなかっ
た漁師はコンピューター技術に利用されて
いますアメリカのコンピューター企業で
あるIBMやGoogleはすでに実験的
量子コンピューターを開発していますとは
言ってもまだまだ実験の意は出ておらず
漁師を制御する技術でノーベルシを受賞し
たセルジュハルシ氏は量子コンピューター
は理論家にとっての夢だが実験家にとって
の悪夢だと発言しています他にも量子
コンピューターは100年ではなく
1000年かかるプロジェクトだという声
もありますつまり実用はまだまだ先になる
かほぼ不可能だと言えるのですこのように
理論上光より早いと言われるものはいくつ
か存在します光が最速という概念がことで
衝撃を受けた方もいらっしゃるのではない
でしょうかしかし今回紹介したものも含め
てまだ仮説に過ぎませんいつか高速に近い
宇宙船が作られる日が来たら遠い星や宇宙
旅行に行ってみたいです
ねこのチャンネルでは宇宙についての解説
を続けていきます興味を持っていただけた
方は高評価とチャンネル登録をよしお願い
します今日もご視聴いただきありがとう
ございました宇宙ガイドの例でし
[音楽]
た
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