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光速

よみ

コウソク

構成

光 (コウ、ひか-る、ひかり)
速 (ソク、はや-い、はや-める、はや-まる、すみ-やか)

画数

16 画 (6 画 ＋ 10 画)

意味

光速（英: speed of light）とは光の速さである。真空中の光速は普遍物理定数の一つで、通常 c の記号で表される。1983年の国際合意によって真空中を光が1/299792458秒に進む長さが1メートルと定義されたため、正確に299792458 m/sが光速の定義値である。特殊相対性理論において c は、通常の物質ないしエネルギーが（ひいては情報を伝える信号が）空間を進む速さの上限値とされる。
可視光など、あらゆる種類の電磁波は光速で伝わる。実用的には電磁波は瞬時に伝わると考えてよい場合が多いものの、伝播する距離が大きかったり、非常に精密な測定を行う場合には、光速の有限性が顕著に表れることもある。地球で観測される恒星光は過去の時代に発した光であるため、遠方の天体を観測すれば宇宙の歴史について知ることができる。遠く離れた宇宙探査機と通信を行う際には信号伝達に数分から数時間を要することがある。計算機においては光速が通信遅延の最小限界を定める。光速を利用して大きな距離を超高精度で計測する方法（飛行時間法）がある。
オーレ・レーマーは1676年に木星の衛星イオの視運動を研究し、光が有限の速度を持つことを示した。それ以降、数世紀にわたって光速の測定精度は高められていった。ジェームズ・クラーク・マックスウェルは1865年の論文で、光が電磁波の一種であり、それゆえに c の速さで進むと論じた。1905年、アルベルト・アインシュタインは、光速 c はいかなる慣性座標系から見ても一定であり、光源の運動には影響されないという説を唱えた。アインシュタインは相対性理論を構築する中で光速についての自説を展開し、c という量が光や電磁気の文脈を離れても重要な意味を持つことを示した。
質量のない粒子や重力波のような場の擾乱も真空中を c の速さで進む。そのような粒子や波の速さは、観測者の慣性座標系や波源が運動していたとしても c である。静止質量がゼロではない粒子は、いかなる座標系に対する速さも c 以上にまで加速することはできない。相対性理論において c は空間と時間を関係づける量であり、質量とエネルギーの等価性を表す有名な式 E = mc2 にも含まれている。
物体や波の見かけの速さが光速を超える場合もある（波の位相速度、ある種の高速の天体が行う見かけの超光速運動、一部の量子効果など）。宇宙の体積があるしきい値を超えると、宇宙が膨張する速さは光速を超えると考えられている。
ガラスや空気のような透明物体中を伝わる光の速さは c を下回る。同様に、伝送線の中を電磁波が進む速さは c より小さい。c と物質中の光速 v の比はその物質の屈折率と呼ばれ、n で表される（ n = c/v ）。たとえば、可視光に対するガラスの屈折率は1.5前後である。すなわち光はガラスの中を c/1.5 ≈ 200000000 m/sの速さで進む。空気の屈折率は可視光域でおよそ 1.0003 であり、空気中の光速は c よりおよそ90 km/sだけ遅い。



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