宇宙の真実

その昔、天文学者は光の速度をどうはかった?

光の速さは秒速約30万キロメートルだが、こんなに速い光の速度を、いったいどうやって測ったのだろうか?
世界で最初に光の速度の測定に成功したのは、17世紀のデンマークの天文学者レーマー。42.5時間で木星を一周する衛星を使って、先速を測った。

 

もしも、光の速度に限りがなければ、その衛星は、42.5時間ごとに、木星の陰から出てくるのがみえるはず。衛星が10回まわったときには、42.5×10時間たっているはずだ。

 

ところが、実際に測ってみると、衛星の出現はそれより遅れてみえた。地球が公転によって木星から遠ざかったため、その分光の到着時間が遅れたからである。

 

このことからレーマーが計算した光の速度は、秒速22万キロメートルだった。

 

また、1849年には、フランスの物理学者フィゾーが、2枚のレンズと鏡、歯車を使った装置で、光の速度を測定し、秒速31万キロメートルという値を出した。

 

その後、実験の精度が向上し、現在、先速は、正確には秒速29万9792.458キロメートルとされている。

光子は光より速いときがあるって本当?

世の中で、もっとも速いものは光。これは、小学生でも知っている事実である。
20世紀の物理学は、すべてこれが基本になっており、先速が速度の限界、どんな粒子でさえも、光速より速く運動することはできないということが前提となってきたのである。

 

ところが、『ネイチャー』626四号に、通常、光速度で走る光子でも場合によっては光速よりも速い、という説が掲載されたのだ。だから、もちろんふつうの状態では、光の速度を超すことはできない。

 

光子の速度が光速よりも速くなるのは、特殊な真空中の場合だけで、ふつうの真空中より光子は10-36だけ速くなりうるというのだ。

 

これは、量子電磁力学的現象で、量子電磁力学では、真空というのはたんなる「からっぼ」の状態ではなく、でたらめにゆらぐ電磁場と、仮想的な電子(陽電子対)をふくんでおり、きわめて大きなゼロ点子不ルギーをもつ状態である。

 

光子は、この特殊な真空の場と相互作用するため、電子−陽電子対との散乱を物理的に抑制し、先速より速くなってしまうというのである。