前ブログで電車の中の光の特殊性を説明しましたが、実際に静止系でどのような速さになるのかを考察しました。
　前ブログと重複しますが、電車の光について説明をします。

　移動する電車の中の光を観測すると図－１に示すように静止系の観測者は、電車にたいして垂直方向の光を観察します。
　電車が動いているのに光速度不変原理をそのまま適用できるかどうか、私は非常に疑問に思いました。このような速度はまだ一度も測定されていないのです。
　電車の中の光の速度は、電車の中の光の移動時間で測定するか、光を照射した電車の位置と光が届いた位置の距離から算出するしかないのです。

　　 　　　　　　　　　　　　　　　図―１

　試しにアインシュタインが考えている収縮率と時間の遅れから電車の中の光速度を逆算してみます。
　運動する物体の距離Ｌを光が移動する時間を静止系で測定すると
　ｔ₀＝Ｌ／√（ｃ²－ｖ²）
　運動する物体の長さＬを静止系で見える長さL₀に換算すると
　Ｌ₀＝Ｌ×√｛１－（ｖ／ｃ）²｝
　静止系で観測される運動系の光速度Ｃ₀は、
　Ｃ₀＝Ｌ₀／ｔ₀＝√｛１－（ｖ／ｃ）²｝×√（ｃ²－ｖ²）
となり、光速度にはなりません。アインシュタインが考えていることが正しいなら光速度になるはずですが、なりません。
　では、なぜならないのかを考察してみます。
　速度ｖで線路を移動する長さＬの電車の前後に光時計を設置します。　図－２のようにＡ点を通過したときに電車の前方から後ろに光を照射し、後方に届いたとき先端の位置を何らかの方法で測定します。緊急停止できてその位置に止まったとします。
　実験の精度を高めるため、逆向きに光を照射し、同じように緊急停止します。
　光の向きで実験を別々に行っています。この時の到達時間を考察します。

　　　　　　　　　図―２
　電車に乗っている観測者は、光の方向に関係なく
　光時計の時間は、　　　　Ｌ／ｃ
　前後の光が届く時間は　　Ｌ／ｃ
を観測し、電車はｖＬ／ｃ移動した点で停車するのを確認します。
　一方、地上の観測者は、光速度不変原理により、
　前方向の光が前に届く時間は、　　　　　　Ｌ／（ｃ－ｖ）
　後ろ方向への光が後ろに届く時間は、　　　Ｌ／（ｃ＋ｖ）
　光時計の時間は、　　　　　　　　　　　　Ｌ／√（ｃ²－ｖ²）
となり、運動する物体の収縮を考慮しても時間がバラバラになり、矛盾が生じています。
　運動系で一つのものは、静止系でも一つにならないとおかしいのです。
　Ｌ／（ｃ－ｖ）＝Ｌ／（ｃ＋ｖ）＝Ｌ／√（ｃ²－ｖ²）になるはずなのに　なっていません。
　さらに実験を行います。
　電車の中に水を満たし、水で同じ実験を行ってみます。水中の光速度が空気中の速度の２／３と仮定します。
　運動系では、前から出した光が後ろに届く時間は、　３Ｌ／２ｃ
　運動系では、後ろから出した光が前に届く時間は、　３Ｌ／２ｃ
　静止系では、後ろから出した光が前に届く時間は、　Ｌ／（ｃ－ｖ）
　静止系では、前から出した光が後ろに届く時間は、　Ｌ／（ｃ＋ｖ）
になり、光速度不変にしたため、静止系では、空気でも水でも横方向の光の到達時間が一緒になるのです。静止系で測定される水中の光速度は、ｃになってしまいます。
もう一つダメ出しをします。
　宇宙空間の距離ＬのＡ点とＢ点を結んだ直線に平行に速度ｖで移動するロケットがあります。

　　　　　　

　Ａ点からＢ点に光信号を送りますＢ点からもＡ点に光信号を送ります。
　この時、ロケットから光の到達時間を観測します。ロケットから観測するのですから、ロケットが静止系で、宇宙空間が運動系になります。
　ロケットの観測者は、Ａ→Ｂの光の到達時間は、Ｌ／（ｃ－ｖ）
　ロケットの観測者は、Ｂ→Ａの光の到達時間は、Ｌ／（ｃ＋ｖ）
　宇宙空間で静止している観測者は両方向とも　Ｌ／ｃの到達時間を観測します。
　運動系の光に光速度不変原理は適用できないのです。
（ローレンツ変換の式の導入部でこの時間ｔ₁＝Ｌ／（ｃ－ｖ）とｔ₂＝Ｌ／（ｃ＋ｖ）が使われてローレンツ変換式が導き出されています。）
　
　静止系で観測される電車の中の光速度について考察します。
　私の考え方を解りやすくするために、電車がダイヤモンドでできていると考えてください。ダイヤモンドの屈折率から算出するとダイヤモンド中の光速度は空気の光速度の半分以下ですが、光速度ｃ／２と考えてください。

　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　図－３
　電車が止まっている状態で電車の前に巨大な送風機を置き、風速ｖの風を電車に当てます。この状態で　ダイヤモンド中の光速度を測定すると電車は、止まっているのでｃ／２の速度を観測します。
　次に、送風機を止めて　電車を速度ｖで移動し、光を照射します。電車と周囲の空気の状態は送風機で風を送っている時と同じ状態です。
　電車が速度ｖで移動しているので格子をつけたダイヤモンドの空間（個間）が平行移動しているのです。速度は直接測定できませんが、測定できたら（ｃ／２）＋ｖの速度で光が移動しているように観測されるはずです。逆方向の光は（ｃ／２）－ｖの速度で光が移動しているように観測されるはずです。
　空気の場合を考えてみます。電車が骨組みだけでできていると仮定してください。
　電車を速度ｖで移動し、光を照射します。骨組みだけですから、格子をした空間は移動しないでそのまま残るわけです。そこを光がｃの速さで移動するのです。
　普通の電車の場合は、格子の部分の空間（空気）が速度ｖで平行移動しているのです。
　骨組みだけでできた電車の場合と明らかに状態が違うのです。
　格子の部分に対する光速度がｃで　電車の移動速度が加算され、見かけの光速度が
ｃ＋ｖやｃ－ｖ（光の見かけ速度）になると仮定します。
　この仮定した静止系の光速度を用いて　静止系で移動する電車の中の光の到達時間を計算すると到達時間はすべてＬ／ｃとなり、運動系で計測した時間も静止系で計測した時間も一致します。
　静止系で測定される運動系中の光速度ｃ₀は　ｃ₀＝ｃ＋ｖ、ｃ－ｖ　と考えるのが妥当と思われます。
　この場合と真ん中から前後に光を出した時のミンコフスキー図を図－４に示します。

　　

　　　　　　　　　　　　　図－４
　赤の実線部分は中央から前後に出した光で（移動距離線としています。ｖで補正してあります。）　オレンジの線が電車の前から出た光と後ろから出た光を表しています。
ｔ₂はＡＣの距離をＬとするとＬ／ｃ秒です。
　電車の速度を増すとＡ・Ｂ・Ｃの世界線は寝てきますが、それに伴い、光の移動距離線が変化し、必ず、ｔ₁にはＢから出た光が世界線Ａ・Ｃと交差し、ｔ₂でＡ・Ｃ点から出た光が、Ａ・Ｃの世界線と交差します。

　次に、アインシュタインが作成したミンコフスキー時空図の間違いを指摘します。
　直線状の道路に並んだ等間隔に設置したA・B・Cの３点の点の移動状態（静止系を移動するボール）の時空図を作ります。

　　　　　

　　　　　　　　　　　図―５
　最初にA・B・Cの３点と同距離にあるD点から道路の前後に道路上より光を同時に照射し、点が動いていない時の時空図を作成します。図－６（赤のラインは光の世界線です。）
　アインシュタインはB点からしか光を照射していませんが、間違いを明確にするために、４点から光を照射し、時間も２倍にしてあります。
　この図で、時間ｔ₁でA₁・B₁・C₁点には同時に光が届き、時間ｔ₂でA₂・B₂・C₂点にも同時に光が届きます。

　　　　

　　　　　　　　　　　　図―６
　次に、A・B・Cの点に小型の光時計を設置し、速度Vで図ー５の右方向に移動し、同時に光を照射します。
　この時の時空図と道路上の点の移動状態を図－7に示します。
　 

　　　　　　　　　　　　図－７
　時空図上で赤の線が光の世界線で、実線がアインシュタインの使用した線です。
　茶色の線が各点の世界線（移動経路）で　B点の世界線を見るとCを出た光が最初に到達しB₁点ができ、次にD点の光が到達しB₂点ができ、さらに、A点の光が到達しB₁点ができています。B点の世界線とｔ₁の線の交点を垂直に下におろした点が、B点の移動した距離を表しています。
　紺色の線は光の移動距離線です。
　下の道路上の点の移動状態図は、各点から出た光が移動する点に到達した状態を時系列で示してあります。この時の光時計の時間は、横方向で一致しています。
　各点を結び、この道路の図の左側に時間軸を書くと上の時空図の点の世界線そのものになります。
　アインシュタインは、B点の光（赤の実践の部分）しか使用していません。
　そして、観測者がこの点と一緒に移動すると緑色のＡ₁とＣ₁は同時に起きるとしています。
　地上（静止系）を移動する点の動きを運動系の動きに変えたのです。
　では、この点が電車の中だったとします。図を見ればわかりますが、Ａ₁　１点・
Ｂ₁　２点・Ｃ₁　２点の５点が同時になるのです。（光が一定時間で同距離移動する。）
　この５点は直線状にはありません。
　また、道路の移動状態図から点と同速度で動いて観測しても、横方向の時間は同じですが、緑色のＡ₁点と緑色のＢ₁点はどう考えても同時とは考えられません。
　静止系を移動する点の時空図で光の世界線をそのまま使用して運動系の時空図に変えているために矛盾が出ているのです。
　この図は静止系を移動する点の時空図なのです。
　紺色で示した、光の移動距離線を横方向に平行移動すれば判りますが、ｔ₁上には
Ａ₁・Ｂ₁・Ｃ₁の点が並び、ｔ₂上には、Ａ₂・Ｂ₂点が並びます。
　アインシュタインは、緑の点のＡ₁点とＣ₁点を同時としてこの点を結び、運動系の
ｘ´軸をこの線に平行にしています。
　静止系を移動する点の時空図ですから同時刻線はｘ軸に平行になっているのです。
　アインシュタインの同時刻線は同時刻ではないのです。ｘ´軸も傾かないのです。

　今回分かったことをまとめます。
　１．運動系の光速度に静止系で光速度不変原理は、使用できない。
　２．運動系の光速度は、静止系で運動系の速度が影響した速度（見かけの速度）
　　　（ｃ＋ｖ）や（ｃ－ｖ）にするのが妥当と思われる。
　３．運動系のｔ時間は、静止系でもｔ時間となり等しい時間になる。また、運動系の
　　　同時は静止系でも同時である。
　４．時間Ｌ／（ｃ＋ｖ）とＬ／（Ｃ－ｖ）を使用して導き出された、ローレンツ変換は
　　　間違った考察から導き出された結論であり、ローレンツ変換は存在しない。
　５．アインシュタインが提唱したミンコフスキー時空図は間違った認識から出された
　　　時空図である。