Nicotto Town



時間と空間

よく光線という言葉を聞いたと思います。

光線銃とか、スペシウム光線とか、レーザー光線とか・・・

しかし、光は線では無く、粒子としての性質を持ちます。
他の物質との違いは、質量があるかどうか・・・というのが大きいでしょう。

いわゆる物質には、「質」という字が付いている様に質量というものがあります。
ちなみに重さというのは、場所によって異なっていて、地球上では質量に地球表面の重力加速度を掛けたものになります。

そして、粒子のうち微小なもの、つまり陽子とか中性子とか電子とか素粒子とかは、量子という呼び方をして、その微小な世界ではニュートン力学(古典力学)では説明できない事態が起きている為、量子力学という学問分野があったりします。

粒子や量子の物質においては、その物質のエネルギーは、E=mc^2 として計算できます。
※ ^2 という書き方は2乗という意味で、c^2 とは、cの2乗という意味です。
ここで、mというは質量のことで、cというのは光の速度(光速)のことです。
真空中の光の速度は一定で、299 792 458 m/s(一秒間に約30万キロメートル)で、よく地球を七周半というのは、地球の円周が約4万キロメートルであるからです。

一方、光には質量が無く、光の粒のことを光量子という言い方をして分けています。

質量が無い光量子に対しては、物質のエネルギーの計算をすると、質量がゼロでエネルギーもゼロとなってしまいますが、実際には光つまり光量子にもエネルギーがあり、その為光量子のエネルギーの計算はE=hν という数式で行います。
ここで、hというのはプランク定数と呼ばれるもので一定であり、νは光の周波数のことです。

さて、量子にしろ、光量子にしろ、共通している性質として、①一個、二個と数えることができる粒子としての性質、②波としての性質の両方を持ちます。
つまり、一定方向に振動しながら進んでくるので、その軌跡を見ると波の様に見えるということになります。

原発事故以来、放射能とか、放射線とかよく聞くと思いますが、放射能とは放射線を出す能力のある物質(放射性物質)のことです。
ここでも、放射線という言葉を使いますが、決して線では無く、一つ二つと数えられ、波としての性質も持つ量子や光量子のことです。
例えば・・・
α線と呼ばれる放射線は、ヘリウム原子が光の速度で、振動しながら飛んでくるものです。
β線と呼ばれる放射線は、電子または陽電子(電子の反物質)が、同様に飛んでくるものです。
中性子線と呼ばれる放射線は、その名の通り中性子が同様に飛んでくるものです。
γ線と呼ばれる放射線は、実は光で、光量子が同様に飛んできます。

普通の光との違いは、周波数が高く、エネルギーが極めて高い光という点でしょうか。
ここで、周波数とは1秒間に何回波打つか、つまり何回振動するかというものです。
そして、周波数の逆数が波長と呼ばれるものに比例します。
波長というのは、光の速度で飛んでくる光量子が、一回波打つのにどのくらいの距離となるかを表しています。

例えば、人間が見える可視光と呼ばれる光は、波長が380~750nmの光量子が飛んでくる光のことです。
ここで、nm(ナノメートル)とは、1m(メートル)の10億分の一の長さのことです。
波長が短い方が紫色で、波長が長い方が赤色となります。
そして、波長が短いほど、つまり周波数が高いほどエネルギーが高くなります。

この可視光より波長が短い、つまり周波数が高い光は紫外線と言いますが、人間には見えません。
しかし、エネルギーが高い為、人間の皮膚表面を損傷させ、シミ・ソバカスの原因になったり、場合によっては皮膚癌を引き起こす場合もあります。

そして、紫外線より更に波長が短い、つまり周波数が高い光量子が飛んでくる光のことをγ線と呼ばれる放射線になります。
逆に言えば、放射線を正確に定義すると、普通の光、可視光もその一種ということになります。
しかし、γ線と呼ばれる放射線は、紫外線よりもエネルギーが高い為、生物に対する毒性も著しいものとなります。
ちなみに、病院のレントゲンに使われているX線は、γ線の中で波長が長い方の光、つまりγ線の中ではエネルギーが比較的低い方の光のことです。

一方、可視光より波長が長い、つまり周波数が低い方の光を赤外線と言います。
赤外線コタツや電子レンジなど、暖める機械に利用されています。
赤外線はエネルギーは低いのですが、有機物の結合や、水の水素と酸素の結合を振動させる効果があり、これらの振動が熱となります。

そして、更に波長が長い、つまり周波数が低い光を電波とか、マイクロ波と呼びます。
電波と言っても、電子が飛んでくる訳では無いのです。
主に、無線通信、テレビやラジオの信号に利用されています。


さて、ここからが本題です(^_^;

波長と周波数は、逆数に比例すると書きましたが、波長は長さであり、周波数は1秒間あたりの振動数です。

つまり

波長=a × 1/周波数
 
※aは比例定数

となります。

そして、周波数は 振動する数/時間 と表せますので・・・

波長=a × 1/振動する数/時間

となり、整理すると

波長=a × 時間 /振動する数

波長=(a/振動する数) × 時間

となります。

そして、どの波長の光でもいいですが、一つの波長の光に注目すると、波長も周波数も一つの値となります。

つまり、(a/振動する数)は定数であり、単位はありませんので n と書き換えることができます。。

そして、波長とは長さ、つまり距離になりますので・・・

距離 = n × 時間

となり、距離と時間は同じ様なものとなります。

そして、空間とは三次元の長さ(距離)で出来ていますので、空間も時間も同じ様なものということになります。

ところで、宇宙は光と同様な速度で広がっているそうです。

宇宙に空間が足されていく・・・というより、空間が引き延ばされているらしいです。
これは、多くの星の観測において、赤方変移というドップラー効果の現象が観測されていることで分かるそうです。

空間が延びている・・・ということは、宇宙の果てまでの距離(長さ)が延びていることであり、つまり時間も延びていることになります。

そして、宇宙の場所によってその延び方が異なっているので、つまり時間の延び方も異なっていて・・・

地球上、どこでも一定に流れている様に感じる時間も、実は一定では無いということになります。

これは、光のドップラー効果でも同じ様に説明できます。

ドップラー効果とは、例えば音波であれば、救急車が近づいてくる時は周波数の高い、キーの高い音に聞こえるのに対し、遠ざかる時では、逆に周波数が低い、キーの低い音に聞こえることです。

これは、波の性質で、光量子としての光にも同じことが起きます。

つまり、遠ざかる星からの光は周波数が低く(波長が長く)なり、色が赤い方にずれ、近づいてくる星からの光は周波数が高く(波長が短く)なり、紫色の方にずれるということになります。

しかし、遠ざかる星からでも、近づいてくる星からでも、同じエネルギーを持った光が出たとしたら、エネルギー保存則により同じエネルギーの光であるはずなのに、色が違っているということは、エネルギーが異なることとなってしまいます。
これも、それの光量子で時間と空間が延びていると考えれば、説明ができます。

#日記広場:その他

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2015/02/19 21:36
らおぽんさんへ、追伸

らおぽんさんへのコメントを書いていて、なんか一つ分かったことがありました。

水は、赤外から遠赤外の間に非常に強い吸収波長があるにも関わらず、何故更に波長の長いマイクロ波を電子レンジは使っているのか・・・

一つには、他の原子間結合の吸収が少ない波長にしないと、容器自身が熱を持ってしまうということもあると思います。
また、マグネタイトと呼ばれる光源の使いやすさやコストパフォーマンス、チョークと呼ばれるコーティングでその光を比較的簡単に閉じこめられる(外部に漏出させない)、放送法の電波帯にひっかからない・・・などもあるそうです。
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2015/02/19 20:23
らおぽんさん、コメント有り難うございました\(^O^)/

その通り、電子レンジは水分子の固有の振動を起こす波長を使います。
その波長は赤外線の中でも更に波長の長いマイクロ波と呼ばれている1~100mのものです。
つまり、狭義に定義すれば、赤外線というよりマイクロ波という方が正しいでしょう。
要するに、赤外線以上の長い波長の光(電磁波)は、物質に吸収される場合、原子の電子を励起するほどのエネルギーは無く、原子間の結合を振動させることで吸収されることになります。
ただそれも、それぞれの原子間結合によって固有の吸収帯があるので、赤外分光光度計などでその固有波長を測定することがある程度可能となります。
そして、電子レンジの場合は、水分子の水素原子と酸素原子の結合に固有の波長の光が照射され、一般には電波と呼ばれる波長帯の短い方のマイクロ波の光を照射し、その結合を振動させ、発熱させています。
ちなみに、波長が1m以上なのに、何故マイクロ波と呼ぶのかは知りません。


何故電子レンジと呼ぶ様になったかは、正直言って知りません。

当時は鉄腕アトムの様に、原子力に夢を持っていた時代ですから、放射線加熱器という呼び方の候補があったのかもしれません。

しかし、放射線の中には確かに光量子の飛んでくる電磁波もありますが、電子の飛んでくるβ線、ヘリウムが飛んでくるα線、中性子が飛んでくる中性子線なども含まれますので、具体性に欠ける様な気がします。

それより、マイクロ波は電波と呼ばれる波長帯にも含まれますので、電波レンジという候補があったかもしれませんね。
しかし、電波はテレビやラジオの電波のイメージがあった為、電子レンジという呼び名になった・・・のかもしれません。
あくまで、想像ですが・・・
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2015/02/19 18:46
電子レンジの 波長は 水分子の固有の振動を起こす電磁波は ありませんか???

これも 見えないと言う訳で 放射線加熱器といえば 誰も買わないから

電子レンジというのだと 私は納得していました。 本当はどうですか???
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2015/01/14 13:04
あたるーーん❀.(*´▽`*)❀.
いまコメントのお返事をみました。

そうですね。
ただし、時空が延びて、時間がゆっくり流れている場所にいたとしても、時間の感じ方も延びてしまうので、感じ方は同じとなります。
 
時間の感じ方も延びてしまって 残念です。
せっかく 得した気分でいたのにー。

えへへ
たのしいコメントありがとー。
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2015/01/12 11:52
mつんさん、コメントありがとうございます\(^o^)/

うんうん、一度お食べになられて下さいm(__)m
ちなみに、私が話を聞いた醤油会社の営業の人は、セブンイレブンのおでんタレを作っている会社の人では無く、少し悔しい顔で・・・「セブンイレブンのが一番だね」と言ってました(;^_^A アセアセ…

ニコ店の新メニュー発見は、残念ながら2015年の開発予定には入っていませんでしたが、ニコ店の↓の方に…
「ひらめきレシピをコンプすると・・・」
と、書いてありますし・・・
また、「テスト版ご参加の注意事項等はこちら」をクリックすると・・・
<追加予定の機能(一部)>のところに・・・
「料理を作ると、ランダムで、新しいレシピをひらめく機能」
というのがありました。

いつ実装されるかどうか、分かりませんが・・・
「ご要望ポスト」に要望がたくさん集まれば、前倒しで実装される・・・かも・・・(^_^;
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2015/01/12 10:06
こんにちは^^

おでんのタレにはな並々ならぬ開発がされているんですね!@@
美味しいわけです><

私はコンビニにあまり行かないので、コンビニのおでんも1回くらいしか食べた記憶がないのですが、
セブンイレブンが一番なんですね!セブンイレブンに行くことがあったら、ぜひおでんを食べてみます0^^0


ニコみせは、新メニューを発見できるバージョンアップがあるんですか!?@@
課金しないとなのでしょうか・・・・?

フカヒレ、北京ダック、シュウマイなどなど、あたるさんが書いてくれたメニューが登場したら
嬉しいですね0^^0 さすが中華好きです♪ メニュー選択がいいですね~^0^
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2015/01/11 17:03
mつんさん、、コメントありがとうございます\(^o^)/

ああ、以前醤油会社の営業の人の話ですと、おでんのタレには並々ならぬ開発をしているそうです。

コンビニのおでんではセブンイレブンが有名ですが、どうも大手醤油会社が力を入れて開発しているそうです。
その当時ですが・・・その醤油会社の営業の人曰く、「セブンイレブンの味にはかなわない」と言ってました。
恐らく、そういう醤油会社の開発したノウハウが、少しずつ他の商品にも浸透しているのかもしれません。

やはり、私は下茹でしようと思います(^_^;
特有の臭い・・・ちょと苦手(;^_^A アセアセ…

なんか、一度作ってみようかと思ってしまいました(;^_^A アセアセ…
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2015/01/11 14:00
おでんですが、自分で作った汁は薄くてイマイチでした・・・^^;
練り物セットについていた、汁(小袋)を入れたところ、味が格段に美味しくなりました!@@;

市販のものはやはりおいしいですね・・・・
鍋の汁シリーズ、ケチらず買おうと思いました^^;

↓大根の下茹でですが、そんなに厚く切らない&大根特有の臭いが気にならない、のでしたら、
 必要ないと思います^^ 母はしていなかったですし^^

煮物って難しいイメージがありますよね!
でも、一度作って慣れてしまえば、「煮るだけ」なので、わりと楽に作れますよ^^

おでんも煮物も、いったん冷ますと、味が染みて美味しくなりますよね^^
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2015/01/09 11:09
mつんさん、コメントありがとうございます\(^O^)/

お褒め頂き、ありがとうございますm(__)m

私は煮物は出来ないのですが・・・
なるほど、下茹でしたり、茹でて置いておいたりする、そういう時間が重要なのですね(^^)
確かに、冷める時に味が浸みるときいたことがあります。
なるほど、美味しそうです(^^)
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2015/01/09 09:58
帽子を被って、私のところへ訪問してくださってありがとうございます^q^

訪問と、マイページのときとでコーデを変えるとは・・・オシャレさんですね^^

今夜はいよいよ、おでんです♪
大根は昨日下茹でして、今朝じゃが芋と一緒に煮ました^^
夜に温めなおして、練り物を入れたら完成です!楽チン~~♪
あとは、味が上手に染みることを願うのみです・・・・☆
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2015/01/08 16:22
mつんさん、コメントありがとうございます\(^O^)/

いえいえ、私の理解がイマイチなので、分かり易く説明できないだけですm(__)m

そうそう、喉に詰まると、息ができないという苦しさと恐怖がトラウマになりますよね(;^_^A アセアセ…

ああ、出かける時は、帽子を被ってます(^_^;
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2015/01/08 13:17
ヒエ~@@
あたる博士のすごさがわかるブログです!

理解できない私でごめんなさい^w^


お餅は小さい頃に喉に詰まらせたことがあるんですね@@
そういうのはトラウマになりますよね><

私は、いかそうめんを喉につまらせ、それからは生のイカにはあまり手を出さなくなりました^^;

帽子がなくなって、イメチェンしましたね^^
最初、あたるさんとわかりませんでしたっけ^q^
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2015/01/07 17:37
にのちゃんさん、コメントありがとうございます。

そうですね。
ただし、時空が延びて、時間がゆっくり流れている場所にいたとしても、時間の感じ方も延びてしまうので、感じ方は同じとなります。
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2015/01/07 16:44
地球上、どこでも一定に流れている様に感じる時間も、実は一定では無いということになります。

すごい 
そうなの?
にのちゃん 少し 頭がよくなった気がします。
えへへ

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2015/01/07 14:09
紫水晶さん、コメントありがとうございます\(^O^)/

うんうん、光の説明の部分だけでもご理解頂けて、嬉しく思います(*^_^*)

本題・・・以降は、私にとっても能力の限界の話で、十分な理解があるとは言えず、その為非常に分かりづらくなっているのだろうと思います。

私の能力不足の為に、申し訳ありませんm(__)m
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2015/01/07 13:54
ひなパパさん、コメントありがとうございます\(^O^)/

分かりづらくて申し訳ありませんm(__)m

説明が分かりづらいのは、本題以降の話が、最近私が考えていることで、まだ自分でも理解が十分では無いからだと思います。
はっきり言うと、あまり自信が無い・・・(;^_^A アセアセ…
でも、最近放送大学で似たような話を一部聞いたので、「当たらずと言えども、遠からず」という感じで書いてみました(^_^;)
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2015/01/07 13:49
いしころさん、コメントありがとうございます\(^O^)/

宇宙の星の色には様々な理由があるのですが、一番大きな要因は星の表面温度や年齢だろうと思います。
つまり、星の内部でどの様な核融合反応がおきていて、それは星の年齢によって違っていますし、同じ年齢でも大きさによって異なり、その状態によって表面温度や放出する光としてのエネルギーによって色が決まります。
そして、それに加え、本文で書いた様に、遠ざかる星は若干赤い方に色がずれ、近づいてくる星は若干紫の方に色がずれている様な感じでしょうか。

宇宙が引き延ばされていく様子は・・・そうですね・・・パン作りを想像して頂くと分かり易いかもしれません。
パン生地を作り、最初にコネた後、発酵させますよね?
パン酵母と呼ばれる酵母菌で発酵が進み、生地内部に二酸化炭素が発生し、徐々に広がっていきます。
そして、その状態が宇宙の大規模構造と呼ばれる状態と似ているそうです。

この瞬間に、地球から宇宙の果てまでの距離を100とします。
その丁度半分にある星までの距離は50ということになります。
そして・・・
宇宙が膨張して、地球から宇宙の果てまでの距離が200となった時・・・
ちょうど半分にある星までの距離は100ということになります。
仮に宇宙の果て付近に星があったとすると、この膨張した時間の間に、その星は地球から100離れたことになり、ちょうど半分にある星は50離れたことになり、離れ方の速度が違ってきます。
空間が引き延ばされて遠ざかったとすれば、地球から見たそれらの空間の延び方は、宇宙の果て付近ではちょうど半分にある星の二倍延びていることになります。
今、この瞬間の宇宙の果てを、私たちは見ることが出来ませんが、もし見れたとしたら、時間がほとんど止まっている様に見えるかもしれません。

宇宙マイクロ波背景放射というものがあって、それは宇宙誕生から約30年後の光だそうで、引き延ばされ、引き延ばされ、もはや赤外線や電波よりも波長が長く引き延ばされ、肉眼で見ることが出来ないマイクロ波となっています。
そんな宇宙誕生30年後の光が地球付近で見えること自体が、時間が止まって見える証拠かもしれません。

残念ながら、時間とともに時間感覚も引き延ばされているので、その場にいる人は私たちと同じように時間が流れている様に感じていると思います(^_^;
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2015/01/07 06:56
久しぶりの博士のブログ・・・
研究者ではないので、理解はできませんが^^
ちなみに理解できたのは紫外線と赤外線だけ
女性にとっては紫外線はお肌の大敵><
ってことくらいでしょうか^^
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2015/01/07 06:25
(ノ゚ο゚)ノ オオォォォ-久しぶりの博士の物理?講義^^
けど、さっぱりわかりましぇんw
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2015/01/07 02:05
見上げるたびに 星の色が違っているのに気は付いていましたけれど
宇宙では壮大なパノラマが繰り広げられているのですね
宇宙の空間が引き伸ばされていく・・想像しただけでなんだかとても神秘的な気がします
時間も引き伸ばされていくのなら・・いつまでも若く美しくいられる星がきっとありそうですね~
な~~んて思いながら 今日のお月様の美しさを思いだしています
凍れる冬の空は月をはじめ星たちのさざめきが いっそうにぎやかになって きらきらと
本当に美しく感じられて 寒くても幸せな気持ちになります ・・でもやっぱり寒いのは苦手です(^^♪ 



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