質問: 光って普段どこにあるんですか? 天井照明や懐中電灯、液晶画面なんかの光の粒子って 普段どこにあるんでしょうか? なぜ天井照明や懐中電灯、液晶画面は光り続けられるんでしょうか?
回答: それって、メチャクチャ難しい問題です。 というのも、一般的には「光の粒子」というものは想定してないからです。光というのは「波」という「現象」であり、粒子であれ塊であれ形を持った「もの」としては考えないんです。 海を見ながら「この打ち寄せる波は、海の向こうにたくさんしまってあって、それをこっちに向けてどんどん送っているんだな。よく、波のストックがなくならないものだ」とは普通考えませんよね。 光も同じなんです。光という「波」を起こすことができる装置(天井照明、懐中電灯、液晶画面等)にエネルギーを供給して、その装置の寿命が来るまで波という現象を起こしているだけです。 ところが、光のややこしいところというのは、物質と考えた方が理解しやすい現象もまた観測されるところなんです。代表的には、ごくわずかだけども質量が観測される。 海の波に「この波は何ccあるか?」を追求しても仕方ないことですよね。水の盛り上がりをざっくり切り取ってその量を量れるとして、それは波の量ではなく、波という現象を起こしているエネルギーが、動かすことに成功した海水の量であって波の量ではありません。その証拠に、ざっくり切り取ったその海水をタンクに入れて観測しても、どこにも「波」はありません。 ところが、光にはごく小さいけど質量がある。重力や空気などなんの抵抗もない空間にいつまでも光る懐中電灯を浮かせておいたら、光の質量によってロケットと同じ原理で持ち手側に動いていきます。すごくゆっくりとですけど。 なので「光=波説」と「光=粒子説」の対立があったんですが、いまはこういうことになってます。「光というのは、観測の方法によっては波であり、別の観測方法では粒子であるなにものかである」。 2次元平面の世界に住人がいると考えて下さい(アニメの熱狂的なファンのことをそう呼ぶことがあるそうですが、そういう象徴的な意味でなく実際に平面の住人を想定して下さい)。 彼らに1巻きのガムテープを見せたとします。その角度によっては、彼らにはドーナツ型に見え、別の角度では長方形に見えます。彼らは「円筒形」という形を想像することができません。立体の概念がないから。 彼らはおそらくこう結論するしかないはずです。「ガムテープとは、観測のしかたによっては長方形であり、別の観測方法ではドーナツ型であるなにものかである」。我々の世界では認識できないけど、もっと高次のレベルで認識することができるなにものかは、おそらくそれを正確に認識できるであろう、という一種の諦めから来る丸投げです。 そして、光というのは人間にとってそういうものであろうと思われているんです。 宇宙について学んでいると「光の速さを超えることが可能か」とか「光すら出てくることができないブラックホールの中はどうなっているか」とか、未解決の謎の多くが「光」というキーワードを持って語られます。言ってみれば、これはすべて我々人類にとって「光とは何か」がまだちゃんとわかってないことに起因します。 他にも、たとえば質量をエネルギーに換算するときには、光速が係数として出てきますよね。質量とは「もの」でありエネルギーとは「現象」です。そのふたつが相互に変換されるという現象は「光」というわけのわからないものの何らかの働きによって行われている、というようなことがここでも出てきます。 一般的には電気エネルギーを波に変換する装置である天井照明等々から光の粒子を観測することに成功したら、科学界に激震が走ると思いますよ。