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2018年11月 4日 (日)

光を止めると・・・?

問い:ある速度でとんでいるボールが、その速度の2分の1で逃げていく壁にぶつかるとどうなるか?

答え:ボールは逃げる壁に反射した後、その場にとどまる(重力があれば衝突地点の真下に落ちる)

 

では

問い:光速の2分の1の速度で逃げていく鏡に光を反射させたら光はどうなるか?

答え:反射した光が消えてしまう

 

解説:

光は止めることができないというが、では、光速の2分の1速度で逃げていく鏡に反射させたらどうなるのか?

という有名な思考実験である。

こうすると、さすがに止まる以外にないのではないか?

と、思う。

しかし、残念なことに、というかなんというか、アインシュタインによる光速度不変の原理により、光の速度は逃げる鏡に反射した後も、光速のまま不変である

逃げる鏡に反射した光が光速であるとは、ちょっと不思議だ。

ただし、光が逃げる鏡に反射すると、反射光の波長はドップラー効果により伸びてしまう

すなわち、

逃げる鏡に反射した光は、光速を維持しつつも波長が伸びた光になる(赤方偏移をおこす)

逃げる鏡のスピードが速くなるにつれて、反射した光の波長はどんどん長くなる

光は、波長がのびるにつれ、周波数が減り、エネルギーが減っていく

鏡のスピードが、ちょうど光速の2分の1になった時、反射した光の波長は無限大になる

つまり、そのとき、光の周波数はゼロになる

周波数がゼロの光子の運動量はゼロである(p=hf)

運動量がゼロである光のエネルギーはゼロである(光のDual Property

つまり、光が、ちょうど光速の2分の1の速度で逃げる鏡に反射すると、光のエネルギーがゼロになってしまう

 

さて

エネルギーゼロ(周波数ゼロ)の光子・・・

とは?

周波数ゼロの光とは・・・

光子としては存在しても、波としては振動しないため、まるで消えたように検知不能になるのである

これをホントウに消えた

といっていいのか?

いや、実は消えたのではなく、

「波長=無限大」の光がある・・・

というべきなのか?

 

そう考えると、この宇宙・・・

実は、光もエネルギーもない空間にも

「エネルギー=ゼロ」の光、振動しない周波数ゼロの光が「ある」

のかもしれない・・・

 

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