光速不変の原理とは?
こうそくふへんのげんり
「原理」の用語まとめを見る光速不変の原理とは、光の速さは観測者や光源の運動状態によらず常に一定であるという、相対性理論の根幹をなす原理です。
光速不変の原理とは、真空中の光の速さ(毎秒約30万km)は、光源や観測者がどのような速度で運動していても変わらないという原理です。アルベルト・アインシュタインが1905年に発表した特殊相対性理論の基本公理の一つであり、古典力学のガリレイ変換では説明できなかったマイケルソン・モーリーの実験結果などを理論的に統合するものです。
日常感覚では、物体の速さは足し合わせられると思いがちです(列車の中でボールを投げれば、地上から見た速さは列車の速さ+ボールの速さ)。しかし光は、光源が静止していても高速で動いていても、また観測者がどちらに向かって動いていても、常に同じ速さで届きます。
この原理から導かれる重要な結果には次のものがあります。
- 時間の遅れ(時間の遅延): 高速で移動する物体では時間の進み方が遅くなる
- 長さの収縮: 高速移動する物体は進行方向に縮んで見える
- 質量とエネルギーの等価性: E=mc²として知られる関係式
光速不変の原理はGPS衛星の補正計算など実際の技術にも応用されており、現代物理学・工学の基盤となっています。光速(c)は宇宙における究極の速度の上限とされています。
使い方・例文
宇宙船が光速の半分で飛行しながら前方にライトを照らしても、そのライトの光は地上の観測者から見ても宇宙船の乗員から見ても、同じ毎秒約30万kmで進んでいます。
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