破壊学事始

光に質量がなくて、空間を進むのであれば、光の速度はいつどこで測っても同じになるはずですが、じつは光速は測定する度にばらばらです。光速を考えるためには、光とは何か？　質量とは何かを根本から問い直すことが必要です。

まず、光は発生した瞬間に光速で飛び去ります。光は電磁波の一種です。したがって、光は電波と同じ電界の強弱が伝わると考えられます。電界の強弱は荷電粒子を媒質にして伝わります。光は、電界のパルスと考えられます。光は電界のパルスが周囲の空気分子などを媒質にして伝わるので、粒子ではありません。したがって、光には質量はないのです。粒子を媒質にしているので、観測の仕方によっては、粒子の性質が現れます。

では、電界は粒子と粒子の間はどうやって伝わっていくかと言うと、一瞬で伝わるのです。離れていても一瞬で伝わる、遠隔作用と言います。粒子に電界が当たると反対側に電界が再発生しますが、この電界の再発生に時間がかかるため、膨大な数の粒子を伝わっていく光は、空気中では秒速30万キロと言う上限があるのです。水の中では、粒子の密度が2桁以上増えるため、光速は空気中の3分の2に低下します。粒子の密度が低い宇宙空間では、空気中の光速度よりも速いことがレーダー観測で知られています。

次に質量とは何でしょう？　たとえば、電子は電荷を持つ粒子です。電子に力が加わると後方に磁場が発生します。発生した磁場は電子を引き寄せるので、力に対する抵抗になります。物質は、陽子、中性子、電子で出来ています。中性子は陽子＋電子であることが分かっています。つまり、物質は陽子と電子で出来ているのです。物質に力を加えると、陽子、電子の後方にそれぞれ磁場が発生して抵抗になります。陽子と電子は電荷が逆なので、磁場の向きも逆になって、互いに磁場を打ち消すので、磁力は外には出てきません。抵抗だけが外に働きます。この磁場による抵抗は、質量と同じ働きをします。電磁質量と言います。

光は電荷を持つ粒子を媒質にしていますが、光自体は電荷を持たないので、電磁質量は発生しません。光が粒子ではないかといわれたのは、アインシュタインが光量子説を主張したからです。光は粒子と波の両方の性質を持つことを「発見」して、ノーベル賞を受賞しました。しかし、先に説明したように光の粒子性は媒質である空気分子の性質が現れたものです。また、光電効果、コンプトン散乱は、電界のパルスで説明できます。光は粒子ではないのです。

光速は、媒質によって変化します。