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真空とは何か
何故光は光速で真空中を伝わるのか
本当に、真空は何もない空虚な物質の入れ物なのでしょうか。真空中を光は、秒速299,792.5キロ(以下、c[m/s]とする)で進みます。この速度がものの速度の限界と考えられています。粒子を加速器で加速しても、光速に近づくにつれて加速し難くなります。そして、幾らエネルギーを加えても、光速を超えることは出来ません。
また、高速で近づく光源や高速で遠ざかる光源から届いた光の速度も、c[m/s]で同じです。
光や物質の粒子が何もない空間を移動するのであれば、これにエネルギーを加えれば、幾らでも加速しそうです。なぜ、光速が限界なのでしょうか。
また、高速で近づく光源から放たれた光はc[m/s]よりも速く、光速で遠ざかる光源から放たれた光はc[m/s]よりも遅くなりそうです。何故、光源の移動速度に関係なく、光の速度はc[m/s]で一定なのでしょうか。それを検討して行きます。
そもそも、光は粒子でしょうか、それとも波でしょうか。現在の物理学では、「超ひも理論」が最も有力視されています。そして、宇宙を次の様に想定します。
宇宙開びゃくの瞬間、宇宙は非常にエネルギーの高い状態にあり、個々の「超ひも」は自由に空間を動き回っていました。しかし、宇宙のエネルギーが、100Gevになった時、「超ひも」は第三回目の相転移を起こしました。相転移とは、水蒸気が冷えて氷となる様な現象を言います。水蒸気として自由に動き回っていた水の分子は、冷えて相転移を起こし氷の分子として固定され、もはや自由には動き回ることが出来なくなります。
超ひも理論
ここからは、私のオリジナルです。
ビッグバンの初期には、「超ひも」は光速を超えて自由に移動していました。しかし、宇宙のエネルギーの低下に伴い、宇宙は相転移を起こし、「超ひも」は固定され網状に繋がったと考えます。
そして、その「超ひもの網」の上を、物質や光及び重力・電磁力・強い力・弱い力の4つの力は、振動として伝わると考えます。つまり、物質が移動して見える現象は、実は超ひもの物質としての振動が、次々と隣の超ひもに伝わる現象であると思います。そして、「超ひも」の振動自体が光速で伝わるので、何ものも光速以上で伝わることは出来ないのです。
超ひも理論では、物質も光も一本の超ひもの振動として表現されます。超ひもの長さをプランク距離lpと言います。振動が超ひもの端から端まで伝わるのに要する時間をプランク時間tpと言います。超ひもの振動は光速cで伝わります。従って、
光速c=プランク距離lp÷プランク時間tp=lp/tp= 1.616199×10-35ｍ÷5.39106×10-44秒=299,792.5[km/s]となります。
ここで注意したいのは、１本の超ひも上を光は光速で振動として伝わることです。そして、真空中も同じ光速で光は伝わります。これは単なる偶然でしょうか。
真空中には、超ひもが繋がったものがあり、その上を光はそのまま光速で伝わっていると考える方が自然です。
上記で述べた通り、幾ら光の質量が0でも、光が粒子なら、エネルギーを加えると更に幾らでも加速するはずです。なぜ、光の速度は299,792.5[km/s]が限界なのか、そのヒントは１本の超ひも上を伝わる光の速度が光速であることにあると考えます。
本来は物質も光と同様に、光速で「超ひもの網」上を伝わろうとします。しかし、「超ひもの網」である空間にはヒッグス場があり、物質がその中を移動すると、ヒッグス粒子が生じ物質にまとわり付き動き難さである質量を与えます。その為に、物質は光速未満でしか動くことが出来ないのです。
真空と無の違い
この様に、真空中には振動していない「超ひもの網」があります。この「超ひも」が物質や光として振動を始めると物質や光と見え、振動を止めると真空と見えます。エネルギーも「超ひも」の振動です。ですから、エネルギーとしての振動が物質としての振動に替わり、物質としての振動がエネルギーとしての振動に換わるのです。
一方、無とは「超ひもの網」のない何もない空間です。そこでは、何も起こりません。
