物理学者の間違っている常識 (シリーズ9-2)

(「特殊相対性理論の矛盾」に関しては、新たな知見を加え、非常にわかりやすく最新版のブログ『20世紀最大の物理学者の過ち』(2019/08/03)https://yoko3210go.muragon.com/entry/68.htmlにまとめてあります。
 なぜ、「波動方程式は、ガリレイ変換で、不変でないのか。」(ドップラー効果で、振動数と移動速度が変化している。)など、矛盾の本質を突いたまとめを行っています。
 上記ブログを読んでいただければ、よく理解いただけると考えておりますので、このブログよりも先に、上記ブログを読んでいただいたほうが、矛盾が明確になると考えられます。)


 私が、このシリーズで、光の軌跡は、光速度ではないと言及しても、信じられない方もいらっしゃると思われます。
 今回は、アインシュタインの思考実験における錯覚を示し、「特殊相対性理論」が、この錯覚より生まれた理論であることを示します。
 アインシュタインの論文(アインシュタインの論文選「奇跡の年」の5論文 青木薫訳 ちくま学芸文庫)の「運動物体の電気力学」(p261~263)において、運動系K系で起こった出来事を静止系kの変数に、変換しています。
 この時、x’=x-Vtとし、原点とx’の間で光を移動し、変数を求めています。


 ここでは、軌跡の状態を把握しやすいので、静止系で光を移動させ、移動する観測者の系で、軌跡がどのように見えるのかを見てみましょう。
 この時静止系のY軸と距離x’(L)/4の位置に、発光体を固定させ、その状態の軌跡も考察します。
 原点から距離L離れたx’に光を照射し、それと同時に、移動する観測者の系も移動させます。x’に光が到達した状態の光と軌跡の状態を図-1に示します。
 黄色のラインが、移動する系で観測される軌跡です。 青のラインは、発光体による光の軌跡です。赤のラインが、光の移動した距離になります。
 

          

                 図-1
 この図を見ていただくとわかりますが、Y₀軸の左側に軌跡以外の光が、存在しないのです。
 そして、Y₀系の観測者はY₀軸の左側に、光も軌跡も何も確認することができないのです。光を認識することが、できないのです。
 発光体の光の軌跡も、光の軌跡もY₁系で観測される、虚像(?)の光なのです。
 虚像も、光速度Cをこえられないのでしょうか?
 もともと、光速度を超えられないというのは、相対論的速度の合成則に由来しています。この相対論的速度の合成則のもとを議論しているのですから、光速度を超えても、何ら問題は、ありません。
 光が波動方程式で、不変でないから、と言って、虚像に光速度不変原理を適用しているのです。
 図-1の状態に、Δt/2の時間の光の移動状態と、軌跡の状態を加えてみましょう。

         

                図-2
 Y₀軸より左側の軌跡は、速度Vで生成(発生?)しています。軸の右側は、速度Cで生成しています。
 軌跡の距離Mは、
  M=VΔt+CΔt
 として表すことができます。単純に、計算すると、軌跡の速度と移動時間は、
   M/Δt=(C+V)
   Δt=M/(C+V)=(VΔt+L)/(C+V)=L/C
と表すことができます。軌跡の速度は、系の速度の影響を受け、測定される時間も静止系の時間と同じになる事が判ります。
 アインシュタインは、軌跡を光その物ととらえ、速度をCと仮定しています。 静止系に、光速度不変原理を適用して、軌跡の速度をCにすることは、このY₀軸から左側の生成速度Vの軌跡の速度をCとしているのです。
 光ではないものに、光速度不変原理を適用しているのです。


 今まで、軌跡の速度を論ずるために、軌跡ばかりに注目していましたが、静止系の光路の長さは、図中の赤の矢印部分に相当します。この長さを運動系の長さに変換し、その距離を速度Cで割れば、運動系で観察される静止系の移動時間になります。
 座標変換しても、長さは変わりませんから、x’に光が到達する時間は、Δt=L/Cとなります。
 光路長から見ても、軌跡の移動状態から考察しても、静止系の光の移動を運動系で観測しても静止系と同じ時間を観測し、時間の遅れなどないことになります。


 次に、X’から原点に光が戻るときの光の移動状態と軌跡の状態を見てみましょう。
 この時、X’に、発光体を置き、この軌跡の状態も見てみましょう。
 この時の、説明は、非常にしにくく、本来あるべき光路が、系の移動で消失(?)したような現象が見られます。
 光が移動する前、途中、光が原点に、届いたときの状態図を作ったので見てください。
 

           

                 図-2
 光が原点に向かうときの状態です。この時、Y₀系のx’に対応したY₁系の位置は、黄色の右方向の矢印の先端に相当します。
 図-3と図-4を見るとわかりますが、この点が移動することにより、あった軌跡が消失するような現象が生じているのです。     

            

                 図-3


           

                図-4
 本来は、発光体の位置から光が移動しているのに、系の移動で、軌跡が消滅しているような状態になっているのです。
 この消失速度は、Vで距離は、VΔtとなります。
 軌跡の虚像の光は、光路の光ではないので、これに光速度不変原理など適用できないのです。
 x’から原点に向かう光の場合も赤の矢印が、静止系の光路の光の光路長になります。
 運動系で観測されるx’から原点に向かう光の到達時間は、Δt=L/Cとなります。
 軌跡の距離をNとすると
  N=L-VΔt=(C-V)Δt
として表すことができ、軌跡の速度は、
   N/Δt=(C-V)
となります。
 静止系の光路の長さは、図中の赤の矢印部分に相当します。この長さを運動系の長さに変換し、その距離を速度Cで割れば、運動系で観察される静止系の移動時間になります。
 座標変換しても、長さは変わりませんから、x’に光が到達する時間は、Δt=L/Cとなります。
 光路の移動時間も軌跡の移動時間も、同じ時間になります。
 静止系の光を運動系で観測したときにできる軌跡の速度はC±Vとなるのです。
 また、時間の遅れなど存在しません。


 運動系に光を移動させたときの状態も説明するつもりでいましたが、パソコンの調子が悪く、(パソコン初心者が、復元作業をしましたが、それでも治らず。SFC SCANを行ったら、ファイルの破損がある事が判りました。( ゚Д゚)( ;∀;) )皆さんで考えてください。(パソコンのほうが大事!!!!)
 ほぼおなじょうな内容になると思われます。


 なぜ、アインシュタインや多くの物理学者さんが、100年もの間、この理論を支持していたかを見てみたいと思います。


 前に投稿した内容を若干使用して説明します。 
 アインシュタインの論文(アインシュタインの論文選「奇跡の年」の5論文 青木薫訳 ちくま学芸文庫)の「運動物体の電気力学」(p261~263)において、運動系K系で起こった出来事を静止系kの変数に、変換しています。
 運動系Kで起こった出来事の場所と時刻を完全に指定する、ε,η,ζ,τの値に対し、静止系kでの値x,y,z,tを関係づける連立方程式を求めようとしています。 
 モデル実験として運動系のX´軸に沿って時刻t₀、τ₀´で光を照射させ、時刻τ₁´にx´で反射され、時刻τ₂´で運動系の原点に戻る状態をx´=x-vtとおき、静止系の変数(x´,y,z,t)を使い、算出しようとしています。   

            

                  図-5
 光速度不変原理を静止系に適用するということや文章より、私も含めて、多くの物理学者の皆さんは、図-5のような、軌跡の光と実際の光を一緒にしていたのだと思います。
 しかも、座標軸を重ねた状態からの光の移動ですから、軌跡など考えもしません。
 また、ガリレイ変換で不変でないことからもこのような作図をしたのだと考えられます。
 この状態で、光を移動させると、図-6のような状態図ができます。    

           

                  図-6
 そして、軌跡の速度に光速度不変原理を適用し、軌跡の速度Cとしています。
 私が、今まで、軌跡の速度はC±Vと主張をしたり、矛盾を指摘してきましたが、この図から判断すると、アインシュタインの考え方はあっていて、時間の考え方を変えなければ説明が、つかなくなってしまったのです。


 軌跡の速度がC±Vとなることは、数学的に、波動方程式が、ガリレイ変換で不変でなくても物理法則は、ガリレイ間で維持されることをいみします。
 運動系の光の軌跡に、光速度不変原理は、適用できないのです。
 この計算から導き出されたローレンツ因子など存在しないのです。
 「特殊相対性理論」と「波動方程式の不変でない」については、見直しする必要があるのです。


 私は、物理学者ではないので、私ができることは、このブログの内容を多くの物理学者の皆さんに見ていただき、その結果として「特殊相対性理論の矛盾」が、訂正される
ことを願っているだけです。
 私と同じように「特殊相対性理論」に矛盾を感じた方は、多くのご学友やご同僚とこのブログの内容について議論していただき、より多くの物理学者の皆さんに、この矛盾
を認知していただきたいと願っています。


 皆様のご意見・質問・反論等をお待ちしております。
(パソコンが調子悪いのと ない知恵を最大限に降る絞って、やっとこのブログを書きました。非常に疲れた( ;∀;)( ;∀;) これから、ソフトの再インストール方法を探します。((+_+))