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    光より速く走る原付バイクがあったとします。 その原付バイクのヘッドライトの光は...
    ryouga0407さん

    光より速く走る原付バイクがあったとします。
    その原付バイクのヘッドライトの光はライダーからどのように見えるのでしょうか?
    1、やっぱり原付の前をヘッドライトの光は照らしますか?
    2、原付の後ろを照らしますか?
    3、その他ですか?

    補足として
    これは私が高校生の頃からの疑問です。
    高速より速いという時点で「ありえない」かもしれませんが、もし、そんな原付バイクがあったと仮定してください。
    かなり真剣な悩みです!

    関係ないけど、僕のブログです。
    http://www.ryogarden.com/blog/
    補足
    高速じゃなくて光速でした。

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    質問日時:2008/2/28 00:24:54
    解決日時:2008/3/11 05:18:10
    回答数:7
    お礼:知恵コイン50枚
    閲覧数:74,222
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    ベストアンサーに選ばれた回答
    yenpoundollareuroさん

    超光速粒子にタキオンという架空の粒子がありますが、光速を超える物質が存在した場合、その物質の速度には上限値が
    無くなるかわりに、下限値(光速度)があたえられます。
    よって、バイクは静止することはできず、常に光速以上の速度で走っていることになります。

    赤道上に地球を1周できる直線の横断道路があったとして、バイクがそこを走っているとします。

    バイクが下限値である光速度で走っているときは、外部の光も通常の光として見えるはずです。
    光速度不変の原理によれば、光同士がすれ違っても、相対速度は秒速30万kmを保つと予測されるからです。
    したがって、ヘッドライトの光もライダーには見えるでしょう。
    (粒子加速器による実験などのように、光子が空気中の粒子と衝突を起こさないと仮定します)

    このとき、ライダーにとって周囲の時間は止まって見えるでしょう。周囲の車はもちろんですが、上空の飛行機でさえも
    止まって見えるはずです。
    (最も、この時点で1秒間に地球を7周半している速さですので、周囲の景色など感知することもできないでしょうが...)

    バイクが光速を超えると、光の波長(周波数・振動数)がバイクの速度に追いつかなくなるので、ライダーにはバイクの
    進む方向に関係なく、一切の光が見えなくなると思います。
    光が見えないということは、ライダーの視界が失われることを意味します。
    (このとき、ライダーは時間の矢を飛び越えて、過去の時空へと続く道を走っているでしょう。
    まさに“真っ暗闇”のタイムトンネルです)

    ライトが原付の後ろを照らすかどうかですが、これも起こらないないように思います。

    光速を超えた段階でヘッドライトの光は波としての性質を失い、粒子として振る舞うと予測されるため、光子分解を起こ
    すと考えられます。光は激しい光子散乱をして飛び散ってしまうため、バイクの後ろを照らすことはありません。

    また、バイクは無限大の速度を持つはずですので、その加速エネルギーによっては光子同士の衝突が起こり、光子が
    ハドロンのように振る舞う可能性があります。
    光子のハドロン成分に含まれるパートンと他の光子、またはパートン同士が二体散乱すると、ジェット(プラズマ状のガス)
    ができるかもしれません。

    ハドロンのうちのいくつかは、強い相互作用で崩壊を起こし、非常に短い寿命(10^-20秒以下)で消えてしまうでしょう。

    光速を超える物質が発生させる光は、バイクの放った光源とは分けて考えるべきでしょう。
    チェレンコフ放射光は、荷電粒子が発生させる光ですので、バイクが超光速で走っているときに、アルファ線やベータ線
    などの電荷を帯びた粒子が生まれる根拠を示す必要があります。
    空間に電荷が発生する根拠がなければ、チェレンコフ放射光は発生しません。

    ヘッドライトが放つ光は、未来光円錐状に広がりますが、光の速度は一定のため、バイクが光速を超えても、光が崩壊
    (光子散乱)を起こさないと考えれば、空気の摩擦によって速度が光速以下となる空気中で、過去光円錐状に光が放たれ
    る可能性はあります。しかし、超光速から光速以下までに光が減速するまでの間、光がどのように波の性質を保てるのか
    を理論的に示す必要があります。

    チェレンコフ放射を起こすには、光子散乱されずに残った光子が、荷電粒子として振る舞い*、光を放つために必要な
    分極を起こす原子が周囲に存在しなければなりません。仮に荷電粒子ができたとしても、空気中の光速度は水中での
    光速度(約22.6万km/s)よりも遥かに速いため、発光させるには十分な相対速度(ローレンツ力)が必要になります。
    *光子は質量や電荷が0のボース粒子で、電子から生成されることはありますが、光子から荷電粒子がつくられることは、
    通常考えられません。

    空気中の光速度(平均27万km/s)より速い速度でバイクが走ることができれば、荷電粒子が発光することはチェレン
    コフ放射から予測できますが、バイクの後ろを照らすためには、何らかの方法で荷電粒子がつくられ、分極を起こす原子
    が空気中に存在する必要があります。

    --
    光(赤外線、可視光線、紫外線)、X線・γ線はすべて電磁波の一種で、粒子と波の両方の性質を持ちます。
    光子のエネルギー(E)と波長(λ)は次の関係式で結び付けられます。
    E=hν=hc/λ (h:プランク定数、ν:光の振動数、c:光の速度)
    このように光のエネルギーは振動数に比例し、波長とは反比例の関係にあります。
    --
    http://www.kek.jp/hyouka/TRISTANreport/3_4_2.html
    http://www.kek.jp/hyouka/TRISTANreport/3_4_3.html

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    編集日時:2008/3/3 02:33:30

    2011/07/15 16:27 | 豆知識COMMENT(0)

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