質問: 光はなぜ光速で進む事ができるのでしょうか? どの様な仕組みで推進力を得ているのですか?
回答: 物理の世界では、光(電磁波)は光速で進むことしか出来ません。(止まったり減速しません) cは、そもそも定数なので変化しないモノとして扱います。 しかし、「水の中の光の速度」とか「光を止める、又は減速させる研究」とかよく聞きますが、これはどちらかと言うと言葉の問題で、「物質中を伝わる時の速度、観測される速度が」と付け加えたモノと捉えたら良いと思います。 物質があるとそれが分極することにより、クーロン場が弱められ光の速度が遅くなります。 つまり、電子分極しやすい物質の中ほど光の速度は遅くなると言う訳です。(電磁気学のマクスウェルの方程式) 光の速度を落とす実験は新しいタイプのコンピューターの開発に役立つ為期待されています。(方法は原子に光を吸収させ、後に放出させる等。) 光を止める実験については、ハーバード大学の物理学者チームが、数十万分の1秒という時間、光を完全に停止させ、次にそのまま進路に沿って前進させることに成功したと発表しました。 光そのものの速さは変えられません。 もし光が止まったとしたら、存在自体が消えてしまうだろうと言われています。 光を止めて測った質量値はゼロ。 振動数もゼロ。(エネルギー保存則は-今のところまだ破られてないので、素粒子/エネルギーと姿は変える事はあっても消える事はない。) なんで光子など質量ゼロの素粒子は光速で進むのか? (有名な「ヒッグス機構」より) 宇宙初期のエネルギーが高い状態・高温状態ではすべて素粒子の質量はゼロで、 すべてが光速度でガンガン飛び回っていた。 宇宙が膨張して低エネルギーになり、冷えてくると何度か自発的に対称性が破られ(真空の相転移と言う)ある時点でヒッグス粒子の場が空間に凝縮します。 物質粒子は、この凝縮したヒッグス場と相互作用するようになり、抵抗を受けるので光速度で走れなくなった(つまり質量を持った)。 質量はヒッグス粒子との相互作用の強さに比例します。 光子などはヒッグス粒子と相互作用しない為、「つまり、今でも質量がゼロのままであり」、トップクォークなどは、ヒッグス粒子と強く相互作用する為大きな質量をもつようになりました。