Tuesday, August 16, 2016

光の 速度 は どこでも同じ です






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光の速度はどこでも同じですか? 短い答えは、それが測定を行っている人に依存していることである:右隣に位置する誰かによって測定したときの光の速度のみを真空中299792458メートル/ sの値を持つことが保証されています。 しかし、ここでは、その様々な意味を考慮して、質問にアプローチしてみましょう。 空気や水の光の変化の速さをしていますか? はい。 光は、空気、水やガラスなどの透明媒体に減速されます。 それが減速される比率は、媒質の屈折率と呼ばれ、通常よりも大きくなっています。 *これは、1850年にジャン・フーコーによって発見されました。 人々は一般的な文脈での「光の速度」について語るとき、彼らは通常、真空中の光の速度を意味します。 慣性フレーム内で測定され、それらはまた、通常の速度を意味します。 この真空慣性速度はCで示されています。 cがあります。 真空慣性フレーム内の光の速度、一定? 1983年の会議ジェネラルデPoidsらMesuresで。 メーターの次のSI(国際SYSTEME)定義が採用されました: メーターは、第1/299792458の時間間隔の間に真空中の光が移動する経路の長さです。 これは、正確に299792458メートル/秒であると、真空中の光の速度を定義します。 残念ながら、それは、慣性フレームについては何も言及していないが、あなたは暗示する慣性系での測定を考慮することができます。 しかし、これは問題の終わりではありません。 SIは非常に実用的な考察に基づいています。 定義は、その日の最も正確に知られている測定法に従って採用されており、絶えず変更されます。 現時点では、レーザ光パルスを送出し、彼らは非常に正確な原子時計を使用して移動するのにかかる時間の長さ、タイミングによって最も正確に巨視的な距離を測定することができます。 (最良の原子時計は、10 13から約一部に正確である。)従って、このような測定の誤差を最小化するような方法で、メータユニットを定義することが理にかなっています。 SIの定義は、物理学の法則に関する一定の仮定を行います。 例えば、光の粒子、光子が、質量のないあることを前提としています。 光子が小さな静止質量を持っていた場合、光の速度はその波長の関数として変化するので、メーターのSI定義が無意味になります。 SI委員会は、ちょうどそれが一定になるように定義することができませんでした。 その代わりに、彼らは、光の色が使用された述べることによってメートルの定義を修正する必要があります。 実験は、(光子の質量は何ですかFAQエントリを参照してください?)それがゼロでない場合は、光子の質量が非常に小さくなければならないことを示しています。 任意のそのような可能な光子静止質量は確かに近い将来におけるメートルの定義のための任意の実用的な意義を持つには小さすぎるが、それは正確にゼロ - テストであることを示すことができません。現在受け入れられている理論は、それがあることを示しているにもかかわらず。 質量がゼロでなかった場合は、光の速度は一定ではありません。 しかし、理論的な観点から、我々は、我々は、cは定数であるかどうかを尋ねるために続けることができるように真空中の光の速度の上限であるように、Cを取るだろう。 SIの定義は、異なる慣性系で得られた測定値は、光の速度で同じ結果が得られますことを想定しています。 これは実際に、以下に説明特殊相対性理論の公準、です。 以前計と第二の時間の測定技術に応じて様々な方法で定義されています。 彼らは、将来再び変更される場合があります。 私たちは1939年に振り返ると、2番目は1 /平均太陽日の86400、フランスで開催された白金イリジウム合金のバー上の2つの傷の間の距離としてメートルと定義しました。 私たちは今、原子時計によって測定される平均太陽日の長さにばらつきがあることを知っています。 標準時刻を随時うるう秒を加算または減算することによって調整されます。 地球、太陽、月との間の潮汐力に年間二の約1 / 100,000地球の自転のダウン全体の減速もあります。 長さや金属収縮によるメーターの標準であっても大きな変動があったことがあります。 正味の結果は、M / Sで測定される光の速度の値がゆっくりとその時点で変更されたことです。 明らかにそれは光自体の速度の変化により測定単位の変化にこれらの変更を属性により自然であろうが、同じトークンによって、それは光の速度が現在一定であると言うことはナンセンスだという理由だけでのSIの定義 単位は一定であるために、その数値を定義します。 しかし、SIの定義は私達が私達が私達の質問に答える前に、我々は、光の速度の不変性により何を意味するかについて非常に明確にする必要がある最初の点を強調しています。 我々は、我々はCを測定する際に、当社の標準定規と私たちの基準クロックとして使用しようとしているものを述べることがあります。 原則的に、我々は天体観測を使用して取得するものから、実験室での実験に基づいて測定値を使用して非常に異なる答えを得ることができます。 (光の速度の最初の測定値の一つは、1676でOlausレーマーによって木星の衛星の食のタイミングで観測された変化に由来するものであった)、彼らは1967年の間に立っていたとして我々は、例えば、ユニットの定義を取ることができるし、 1983その後、メーターはクリプトン86のソースからの赤橙色光の波長1,650,763.73と定義し、第二は、の二つの超微細準位の間の遷移に対応する放射の9192631770周期として(そして、今のように)定義されていました セシウム133。 以前の定義とは異なり、これらはどこでも、いつでも適用する絶対的な物理量に依存します。 光の速度は、これらの単位で一定であれば、私たちは言うことはできますか? 原子の量子論は、これらの周波数と波長は光の速度で、ならびに、プランク定数、電子電荷の値は、電子と核子の質量に主に依存していることを教えてくれる。 パラメータからユニットの寸法を排除することによって、我々は、このような微細構造定数と電子対陽子の質量比など、いくつかの無次元量を導出することができます。 これらの値は、ユニットの定義から独立しているので、これらの値が変更するかどうかを尋ねるためにはるかに理にかなっています。 彼らは変更をした場合、それだけで影響を受けた光の速度ではありません。 化学のすべては、それらの値に依存し、有意な変化は、全ての物質の化学的および機械的特性を変化させます。 また、光の速度は、それ自体が単位の定義が使用されたに応じて異なる量だけ変化します。 その場合には、電子または光の速度の変化に比べて、粒子の質量の電荷変動の変化属性に多くの意味をなすであろう。 いずれにせよ、これらのパラメータは、宇宙の寿命の大部分にわたって変更されていないことを示すために良い観測証拠があります。 経時変化物理定数を持っているのFAQの記事を参照してください? (微細構造定数はエネルギースケールで変化しませんが、私は、その低エネルギーの制限の一定に言及していますので注意してください。) 特殊相対性理論 メーターのSI定義によって作られた物理学の法則のもう一つの仮定は、相対性理論が正しいことです。 これは、光の速度は、すべての慣性系で同じである相対性理論の基本的な仮説です。 これは、2つの部分に分けることができます。 光の速度は、観察者の動きとは無関係です。 光の速度は、時間や場所によって変化することはありません。 光の速度は観測者の速度とは無関係であることの状態にすることは、非常に直感に反するです。 一部の人々も、論理的に一貫性のある可能性としてこれを受け入れることを拒否が、1905年にアインシュタインはあなたが空間と時間の絶対的な性質についての仮定を放棄する用意がある場合、それは完全に一致していることを示すことができました。 1879年、それは、光が、空間内の媒体を介してエーテルを伝播しなければならないと考えられていました。 ただ音は空気や他の物質を伝播します。 二人の科学者マイケルソンとモーリーは、地球が一年の間に太陽に旅行の相対的な向きを変更として光の速度の相対的変化を観察することによって、エーテルの検出を試みるために実験を設定します。 驚いたことに、彼らは光の速度の変化を検出することができませんでした。 フィッツジェラルドは、それが速度の変化を検出する試みを打ち消すような方法で、エーテルを通過したとして、実験装置が収縮するので、これがあるかもしれないことを示唆しました。 ローレンツは、エーテルを完全に検出不能を確実にするために、クロックの速度の変化にこのアイデアを拡張しました。 アインシュタインは、それらの変換が空間と時間の変化としてではなく物理的なオブジェクトのより理解されるべきであること、およびニュートンによって導入空間と時間の絶対性が破棄されるべきであると主張しました。 その直後、数学者ミンコフスキーは、アインシュタインの相対性理論は、1つのエンティティ、その後ずっと呼ばれる時空として、空間と時間を考え4次元非ユークリッド幾何学の用語で理解できることを示しました。 理論は、多くの直接の実験と一致するだけでなく、数学的に一致しています。 マイケルソン・モーリーの実験は、その後の数年間でより正確に繰り返しました。 1925年にデイトン・ミラーは、彼は光の速度の変化を検出していたとさえ発見のための賞を受賞しましたが、彼の作品の1950年代鑑定は、彼の結果の可能性が最も高い起源は、温度の日変化や季節変化に横たわっていたことが示されたことを発表しました 彼の機器の。 それが存在していれば現代の楽器は、簡単に任意のエーテルドリフトを検出することができました。 地球は約30キロ/ sの速度で太陽の周りを移動するので、速度はニュートン力学のようにベクトル的に追加した場合は必要ですが、今メートルのSIの定義に使用される光の速度の値の最後の5桁は意味がありません。 今日は、シカゴのジュネーブとフェルミ研究所でCERNの高エネルギー物理学者は日常の光の速度のウィスカ内に粒子を加速。 それは確かに非常にわずかである場合を除き、慣性基準フレーム上の光の速度の任意の依存性は、ずっと前まで示していただろう。 彼らの測定は実際に重力が存在するため、非慣性フレームで作られています。 しかし、測定の文脈では、この非慣性系」は均一に加速フレーム」(これは実際には同等のアインシュタインの原理の内容です)とほぼ同じです。 その観察者は光に近くなければならないが、この値を測定するために、そして、それは、c - テストの慣性値を返します光に非常に近い誰かから直接均一に加速フレームで作られた光の速度の測定がいることが判明しました。 しかし、我々はむしろ空間と時間の変化よりも、エーテルが存在することを提案したが、ために材料のオブジェクトの長さとクロックレートの物理的変化の検出不可能であるフィッツジェラルドとローレンツの元の理論を追求したらどう? そのような理論は観察と一致させるには、エーテルは、時計や定規を使用して完全に検出不能であることが必要です。 オブザーバーを含めすべてが、契約とちょうど右の量により遅くする必要があります。 このような理論は、相対性理論のようなすべての実験で全く同じ予測を行うことができ; 誰も見つからなかった。それ - テストを検出する他の方法があった場合を除き、それは形而上学的な構造よりもエーテルと本質的にそれ以上を減少させるであろう。 アインシュタインの観点から、そのような構築物は、不必要な複雑になり、最高の理論から排除されます。 非慣性オブザーバーにより測定された光の速度 非-inertial観察により測定したときの光の速度は位置に依存していることを定期的にいくつかの慣性航法システムのコアを形成するレーザージャイロスコープで使用される事実です。 これらのジャイロスコープは、閉ループの周りに光を送り、ループが回転すると、ループに乗って、観察者は、それが逆方向にループを横断する場合よりも一方向にループを横断するときに、よりゆっくりと移動する光を測定します。 これはサニャック効果として知られています。 ジャイロスコープは、そのような観察を採用しています:それはジャイロ内に位置エレクトロニクスです。 この電子観察者は、これらの光の速度の違いを検出し、ジャイロにその差は慣性ではないの属性:それはいくつかの慣性フレーム内に加速しています。 加速度のその測定値は、それが飛ぶように、トラックにし、正しい位置にそれを保持する、体の向きを計算することができます。 彼らが意味を持つ唯一の概念はc光の局部的に測定速度、であることを言うだろう:あなたは時々、サニャック効果を説明するための唯一の正しい方法は、慣性フレームを参照することによって、ある主張の議論があります。 どのようなループの上に座っ非慣性観測者が2つの光線の動きについて言うことは物理的な意味を持っていないこと。 その後、我々は特殊相対性理論 - テスト中に速度を追加する簡単な式を使用することができますので;サニャック効果が慣性系 - テストを使用して計算することは容易であるが、それはそれのいずれかの非慣性の記述が無効であるということにはなりません。 (非慣性の記述が無効であることを主張する人は、その家のサイクロンによってピックアップされようとしている人のようです!彼らは人々を心配しないで」叫び風は本当に毎時300キロで循環されていません。 これは、慣性フレームに回転だと、本当に地球の、そして得られた差分動きは風がこの家を細断処理しようとしているような錯覚を引き起こす。「はい、それは慣性系におけるニュートンの法則を使って状況を分析するために、確かに有効です。しかし、あなた そうする間、あなたの家にハングアップする場合があります。) また、それはそれは彼らの(平均)の速度を測定することに何とか違うかのようにサニャック効果は何とか、飛行の彼らの時間をループの周りに送ら2の光ビームの速度を計測するが、「単に」されていないことを言ったかもしれません。 しかし、単純な事実は、同じレーストラックの周りに反対方向に2頭の馬を送信する場合は、最初にフィニッシュラインを越えた馬が高速に実行している必要があるということです。 2光束の異なる到着時間は奇妙なものは「時空の幾何学」で起こっているとは何の関係もありません:この議論は、ケース時空が平坦にすることができる任意の重力の存在しない状態で保持しています。 それは1の観察者のためにフラットだ場合と、それはすべてのためにフラットです。 回転ループの上に座ったものを含みます。 回転ループの上に座って観察者がビームは、単純に異なる速度で移動することを結論付けています。 それは両方のCであることを彼らのスピードを測定しなければならないのいずれか一方のみの慣性観測者だから、それは、すべての権利です。 または右隣の光ビームに座って観察。 しかし、ループ上の観測者は、慣性もその飛行のすべての回で、右隣の各ビームに座ってもありません。 我々は、レーザージャイロスコープの回転フレームではないと判断した場合、非慣性オブザーバーを議論することは簡単なことができ、それらを測定するなりの速度で加速し、これまで任意の重力源から、ロケットの内部に座って誰かの「一様に加速「フレームその 定数としての重量。 (つまり、一様な加速の非常に自然な定義だ。私は体重は何FAQの項目で重みの「接触キャンプ」の定義と呼ばれるものを使用しています?。)実際には、あなたが今座っている部屋は非常に高いです このようなフレーム - テストの近似、上述したように、これは、等価のアインシュタインの原理の内容です。 そこで問題を考える:「私たちはこの部屋の天井付近に閉じ込められた光は、床付近に閉じ込め光よりも速く走行していると言うことはできますか?」。 簡単にするために、それが問題を複雑にするためのが、回転していないとして、地球を見てみましょう! 答えは、(1)天井に駐留観察者が速度Cと一緒に旅行するために天井に光を計測することは、その後です。 (2)床に駐留オブザーバーは、cで移動する床面に光を測定します。 しかし、(3)速度を定義することができるどれだけの範囲内(一般相対論の項で、以下に説明する)、 "グローバル"観察者は、そのシーリングライトは床光より速く移動しないと言うことができます。 それは奇妙に聞こえるので、のは、段階的にそれを取るせていただく場合がございます。 慣性観測者がCであることが光の速度を測定ん相対性理論のアイデアを開始します。 特に、我々はあなたが特殊相対性理論の基礎を議論するほとんどの教科書に表現vLの/ C 2を見つけることができますするための同時の相対性、のすべての重要なトピックが必要になります。 この量は、列車の最後尾の時計は列車が残りの長さLを有している場合、ドライバのクロックの先読みすることにより、時間の長さです(、アプローチのための正の不況のための負の)速度vで、私たちに近づき、そのクロックであります その静止フレームで同期。 列車が停止しているとそのドライバは、私たちの隣にあり、その尾は私たちが私たちに対して移動されていないと仮定しましょう​​という銀河、に座っているように、アンドロメダ銀河にここから延びているとします。 同時の私達の標準は、今私たちがゼロを読み込むと同じように、列車の最後尾にあるアンドロメダ銀河内の特定の惑星に、いくつかの時計がゼロを読み込み、そのクロックは我々と同じ速度でクリックすると言っています。 今動き出しと1メートル/ sの銀河に向かって歩きます。 突然こことアンドロメダとの間の空間は、上記の列車のようになっています:「電車が "L =200万光年で、V = 1メートル/秒で私たちに近づいていることを、その特定の地球上の時計が突然前方にジャンプしたように、 vLの/ C 2 =約2日までに私たちの時計の。 私たちは加速停止し、1メートル/秒を維持すると、遠くの時計は我々(時間膨張によって)に比べてややゆっくりと実行されますが、私たちは加速している時間の任意の短い期間では、2日後に控え跳ね上がりました。 その銀河内の2つの惑星が離れて2光日間で、一方が他方に光のパルスを送ることを想像してみてください。 アンドロメダで私たちは加速期間中に、クロック光パルスは、他の1つの惑星から移動していること、2日後に控え、私たちの跳ね上がりました。 しかし、我々は我々が好きしかし、すぐに加速することができるので、加速の私達の短い期間の間に、これらの2つの惑星間の光通過がはるかに速くCよりも走行していることを結論します。 あなたがアンドロメダ、光とクロックの両方に向けて加速しつつ(すなわち、時間自体の流れは)アンドロメダ - テストにスピードアップ;だけ、あなたは加速しています。 上記の説明のいずれも、実際に大きいことの距離に依存しません。 我々はそのような大きな距離を使用する場合には、可視化するだけで簡単です。 だから今までのところ、任意の重力から、あなたが座っているロケットにその議論を転送し、均一に加速し、あなたが床にあなたを引っ張って一定の重量を感じるという意味。 「上」とは、あなたは(あなたの加速の方向に)、時間がスピードアップし、光は、cよりも速く移動します。 任意に速く、より高いアップあなたが考慮したいと思います。 今の部屋に(私たちは地球の回転を無視するよ!)あなたは本当の重力が存在する地球上で今に座っているとあなたが本当に加速していないことを推測するために等価の原則を使用し、光と時間が同じで動作する必要があります 高い近似への道:それは床から天井に上昇するように、光がスピードアップし、それが天井から床まで降下として、それが遅くなります。 それがアップ途中で減速し、ダウン途中で速く行くボールのようではありません。 光が床に近いよりも天井近く速く移動します。 あなたがどこでも、あなたは常にCで移動するためにそれを測定します。 あなた自身を置くに関係なく、あなたは光の速度を測定するために使用しているクロックが高速化や光が何をしているかと歩調を合わせて正確に遅くなります実行されますメカニズム。 あなたが天井に固定されている場合は、Cで移動するには、右隣にある光を測定。 あなたは、床に固定されているなら、あなたは、cで移動するには、右隣にある光を測定。 あなたが床にある場合でも、あなたは光が速く天井近くcより伝わると主張します。 あなたが天井にしているなら、あなたは光が床に近いCよりも遅く移動することを維持します。 また、遠方の波面としてのより遠い部分は近い部分よりも速く走行することになります、あなたの方向「上」に対して横方向に移動することを推測することができます。 だから、それは角度でガラスに入射する光の屈曲部として、あなたはあなたに向かって遠い光の曲がりを見ても驚かないだろう。 そして、もちろん、光を曲げすると、光のビームに遭遇したエレベーターの中で男の画像と等価の原理を説明する教科書に見つけるものです。 次のステップ:再びゼロ重力加速フレームで、あなたがアンドロメダに向かって加速するよう、アンドロメダとは逆方向に何が起こるかを尋ねます。 ご希望の場合は、あなたの後ろに別の列車の考えが、今の速度vは、記号が変更されています。列車は後退の代わりに近づいています。 だから、同時のご変更標準は、「電車・クロック」自体はまだ限り、彼らが懸念しているように、「前方のタイミング」しているにもかかわらず、あなたの後ろにクロック読み取り値が後方にジャンプできます。 、すぐにあなたの後ろのクロックがほぼ正常に表示されますが、さらにバックいくつかの重要な距離で、同時性の新しい標準は彼らが戻ってジャンプして思われてしまうれる量は、ちょうど彼らが前方にタイミングを合わせていた量のバランスをとる、その結果はということです 限り同時のあなたの標準に関しては、彼らが停止しています。 これは、同時のあなたの標準についてのすべてです。 時計自体はあなたが、もちろんやっていることについては何も知りません。 彼らはちょうど彼らが行うことに造られた何をし続けています。 この臨界距離、;それはあなたがいくつかの値で加速した場合(それはあなたの世界線は、実際の慣性観測者がまっすぐ世界線に従った時空図に双曲線であることを意味します - テストの一定の加速度を感じる意味する)ことが判明 あなたの後ろにあなたがその時間と光を維持するには、停止しているC 2 / Aです。 1つの地球の重力で加速するのであれば、その距離は、親指の素敵なルールを作るために1つの光年間に十分近くにある、約0.97光年です。 より強くあなたが加速し、より近いこの「地平線」はあなたになります。 あなたが加速停止すると、水平線は無限に遠くなるように外に移動します。 だから、あなたが座っているれている部屋は遠く重力から加速ロケットで、あなたの体重は上向きの加速によるものであることを再び想像します。 あなたの1-G加速度があなたの上に速く、その光と時間の流れを推測し、以下に遅いことを意味します。 約1光年ます以下は、地平線が戻っていくつかの行を言及している光と停止に遅い時間に床に平行な面です。 その平面時間の下に逆流していますが、その平面 - テスト以下からの信号を受信しないことができます。あなたはあなたが永遠に追い越すだろうと気づくでしょう慣性観測者の時空図のクイックスケッチで簡単に証明することができるという事実 送信された光信号は、慣性観測者が光より速くあなたがより(Cで)走行していると述べているにもかかわらず、遠くそれからあなたを追いかけています。 だから、地平線を超えて発生した因果関係のいずれかの奇妙な破損を見ることは決してないだろう。 あなたが加速するように、光と時間がこの地平線上に停止したことを言うと、同時のご変更標準の結果です。 または水平線を越えて座って誰もがちょうどいつものように生活を続けます。 彼らは動きのあなたの状態によって影響を受けることはできません。 あなたは彼らが老化を停止したことを維持するが、それら自体が珍しい何も気づきません。 その意味で、我々は時間の流れと光の速度について言う何をすべて私達が私達の加速フレームの世界を記述するために使用している座標についてです。 彼らは我々が特殊相対性理論で測定を行う標準的なメカニズムを使用して私たちの加速のフレームを構築することができるという事実を反映しているのでしかし、これらの座標は、愚かな、任意ではありません。私たちは、クロック、常に私たちに同意する、とドンオブザーバーの剛性格子を構築 「tは私たちに対して移動。 この構造は一様加速フレームが何であるかを正確にあり、それは決してそれを行うことが可能だということは明白によってません:例えば、慣性観測者は私たち自身の加速 - テスト異なるために、これらの他の加速オブザーバーの加速度を測定します。にもかかわらず、私たちとすべての 加速オブザーバーは、彼らは私たちから、互いから一定の距離のままであることを言います。 それは奇妙に聞こえるかもしれないが、それは本当だ、なぜ、あなたは非常に慎重に同時、タイミング、長さの特殊相対論の考えに従わなければなりません確認します。 同時のこの変化する標準がアーティファクト座標の一部としてだけでいくつかの種類によって参照されるかもしれないが、それで、私たちはそのような座標の使用を矮小べきではありません。 彼らは、私たちの世界は、上に構築されているものです。 (加速観察の同時のこの変更標準ツインパラドックスを解決するの背後にある本当のカーネルです。ツインパラドックスのほとんどの議論は無限小の期間を必要とする、宇宙旅行者は、アウトバウンドとインバウンドの足の両方で一定の速度を維持させることによって、物事を単純化してみてください 復路の開始時に無限の加速度の。そうすることで、これらの議論は、宇宙旅行者が方向を変える瞬間にタイミングの厄介なギャップが含まれている分析を生成することによって風呂の水で赤ちゃんを捨てる。それらの分析があった場合 旅行者がどのような結果となることは全く奇妙なタイミングのギャップを持っていないツインパラドックスの非常にはるかに困難、まだはるかに完全な分析であろうが、より現実的な方法で加速しています。) あなたはあなたの周りに歩いて、すべてのどの方法を加速、あなたの日常生活に取り掛かるようことを確認することができ、同時のあなたの標準を参照ソーイングすべてのあなたの周りの気が狂ったようです。 時空図に同時のラインで遊んで、その時間を維持する奇妙なことをやっている私たちは加速していることは良い常識から逸脱ように見えるかもしれません。 私たちは現実とは何の関係もない抽象的な妖精の世界に迷い込んから保つために試すことがアピールしなければなりません。 しかし、等価原理を経て、私たちはこれらの特殊相対論一般相対性理論に同時フィードを変えるアイデア、この日および年齢では、毎日、より高度な理論ことを確認した実験の贅沢を持っています。 一般相対性理論では動作しなかった場合には、GPS衛星システムは、あなたがどこにあるかを伝える時に惨めに失敗し、何時間があるだろう。 一つのノート:それはあなたの隣にはない場合、どのように光の速度を測定することができますか? あなたは、標準的なメカニズムを介して、クロックは常にあなたに同意するオブザーバーの格子を採用した、上記のことを行うには、誰があなたに相対移動しません。 あなたは、右横にあるスピードあなたが測定したい光にした観察者の測定を使用しています。 そのあなたに相対移動しないで観察し、そのクロックは常にあなたと一致しているからです。そして、それは、大丈夫です つまり、すべての測定が特殊相対性理論のコンテキストで行われている標準的な方法です。 慣性フレームから観測を行う(その座標を使用して)常にcは光の速度を生成します。 その点では慣性系の座標は、いくつかの分析のために優れています。 しかし加速フレームは、私たちの周りの世界の私たちの説明に、より自然です。 結局のところ、我々は自由落下に私たちの生活を生きていません。 一般相対性理論 アインシュタインは、湾曲した時空の点で重力を説明した相対性理論のより一般的な理論を提案するようになった、と私たちの天井と床オブザーバーの治療の高度化の次のレベルのアカウントに実際の重力がかかります。 それだけで、その付近の各メジャーイベント慣性皆、平坦な時空にオブザーバーの連続体を構築するのは簡単です。 これは、一様に加速フレームのために同じことを行うには可能ですが、はるかに困難です。 実際の重力のためにも、より複雑なフレームとのために、私たちは、私は単純にすべての距離や同時に私と一緒に同意するオブザーバーの連続でスペースを埋めることができないことがわかります。 私達はちょうど支配者とクロックの共通の基準を持っていません。 私は私のために測定を行う人を参加させることができないため、各観察者は、彼の近くにCであることが光の速度を測定するために起こっているが、私は正確に遠い光線(または何か他のもの)の速度について話すことはできません 我々はすべてのものを空間と時間の基準に同意ように、私たちは使用しています。 より複雑なフレームおよび/または重力の存在下で、このような状況を考えると、相対性理論は、一般的に明確に定義された速度を持つ遠くのオブジェクトの全体の概念を放棄します。 その結果、多くの場合、光は常に速度cを有していることが相対性理論の中で述べています。 光が右隣の観察者にある場合にのみ、彼はそのスピード - テストを測定することができますので。 次いでCになります。 光が遠くにあるときは、その速度が不明確になります。 しかし、それはそのフレーズは、我々は常にそれらの測定値は、cの値を得て、遠方の速度の測定を行うことができます印象を与えることができるため、この状況では、「光はどこでも速度Cを持っている」と言って素晴らしいアイデアではありません。 しかし、いや、我々は一般的に、これらの測定を行うことはできません。 そして、強い重力が、観察者のより多くの病気に定義された連続となるし、ので、より多くの病気に定義されたそれは、速度の任意の良い定義を持つことになります。 それでも、我々は重力の存在下で光が位置依存」擬似速度を "持っていると言うことができます。 その意味で、我々は重力の存在下での光の「天井」の速度は光の「床」の速度よりも高いことを言うことができます。 アインシュタインは彼の新しい理論的には光変化の速さについて話しました。 彼の1920本の英訳では「相対性理論:特殊と一般理論」と彼は書いた:「一般相対性理論によると、速度不変の法則は、【アインシュタインは明らかに速度以来(ベクトル)、ここではスピードを意味します 相対性理論の[特殊理論的には二つの基本的な前提条件の1を構成する真空中の光の刑期の残り]、と調和していない。]任意の無制限の正当性を主張することはできません。光線の曲率が唯一の場所時を取ることができます 光の伝搬速度[速度]の位置に応じて変化します。」 速度のこの違いは、天井と床の観察者が先に言及し、その正確です。 任意の慣性フレーム内で測定した場合、特別な相対性は、光の速度は一定です。 一般相対性理論では、適切な一般化は、光の速度は(潮汐の影響が無視できるほど十分に小さい領域)の任意の自由​​落下の基準フレーム内で一定であることです。 この箇所では、アインシュタインは自由落下フレームの話ではなく、重力の源に関連し、残りのフレームではありません。 このようなフレームでは、光のない、非常に-明確に定義された「スピード」は、Cとは異なる場合があります。 基本的にあるため、クロックと定規の重力(時空の曲率)の影響。 一般相対性理論では、慣性系における光の速度の不変性は、幾何学的なエンティティである時空の考えに組み込まれています。 宇宙の因果構造を「ヌルベクター」の形状によって決定されます。 速度Cで旅行することは、これらのヌルベクトルに世界線の接線を、次のことを意味します。 メーターのSIの定義のように、メートル、秒単位間の変換のようなCの使用、cは単に光の真空慣性速度ではないので、理論的根拠だけでなく、実用的な条件で完全に正当化される、それは 時空の幾何学の基本的な特徴。 リファレンス:


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