特殊相対性理論は、虚像の理論(追補版)
(「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。)
前ブログ「光速度不変原理は、虚像の理論だった。」をご覧になった方で、実際の光と像の認識ができていない方がいらっしゃるみたいで、納得されていない方がいらっしゃるみたいなので、誰もが納得できる説明をしたいと思います。
静止系のX₀Y₀座標と運動系のX₁Y₁座標が、透明な板を境にして、重なっているとします。
時刻t₀(τ₀)で両方の原点からX軸に沿って光を照射し、各系のL離れたx′に光を照射し、X₁Y₁座標系を速度Vで移動したとします。
図-1
この時、静止系の時間t₁=L/2Cの時に、静止系で観測される光の移動状態と、軌跡の状態を図-2に示します。
図-2
赤の線が、各系の光の状態を示し、ピンクの線は、運動系の光を静止系の観測者が、観測したときの光の軌跡(像)を示しています。
運動系の観測者は、Y₁軸より左側に運動系の光は観測しないので、静止系の観測者が観測しているY₀軸とY₁軸の間の運動系の光は、光の軌跡(虚像)である事が判ります。
静止系の観測者は、運動系(例えば、移動する電車)の横方向の光を直接手に当てたり、電車の中のボールを直接つかむことは、できません。
静止系で観測している運動系の光は、光の移動状態の軌跡(像)で、光そのものではなく、移動したときの相対的な位置を認識しているだけです。
静止系の光の移動距離Sは、
S=CΔt₁ * Δt₁=L/2C
となり、運動系の光の軌跡の移動距離Dは、
D=(C+V)Δt₁
となります。
静止系のL/2Cの時間で、軌跡の移動距離のほうが、光の移動距離よりも長くなっています。
次に、静止系の時間t₂=L/Cの時の静止系で観測される光の移動状態と、軌跡の状態を図-3に示します。
図-3
静止系で観測される静止系の光の移動距離は、
S=CΔt₂ * Δt₂=L/C
となり、運動系の光の軌跡の移動距離Dは、
D=(C+V)Δt₂
となります。
静止系の観測者は、時刻t₁の時も時刻t₂の時も、軌跡の移動距離が、静止系の光の移動距離よりも長いことを観測するのです。
軌跡の移動速度を計算すると、
D/Δt₂=L+VΔt₂=(C+V)Δt₂
となり、軌跡の速度は、ボールの移動と同じように、一般の物理法則と変わらない事が判ります。
軌跡の移動時間は、
Δt₂=L/C
となり、移動する系の時間の遅れなどない事が判ります。
次に、縦方向の光の移動状態を見てみましょう。
時刻t₀(τ₀)で両方の原点からY軸に沿って光を照射し、各系のL離れたy′に光を照射し、X₁Y₁座標系を速度Vで移動したとします。
図-4
この時、静止系の時間t₁=L/Cの時の静止系で観測される光の移動状態と、軌跡の状態を図-5に示します。
図-5
運動系の観測者は、Y₁軸より左側に運動系の光は観測しないので、静止系の観測者が観測しているY₀軸とY₁軸の間の運動系の光は、光の軌跡(虚像)である事が判ります。
静止系の光の移動距離Sは、
S=CΔt₁ * Δt₁=L/C
となり、運動系の光の軌跡の移動距離Dは、
D=√{L²+(VΔt₁)²}=√{(CΔt₁)²+(VΔt₁)²}=Δt₁√(C²+V²)
となります。
軌跡の移動速度を計算すると
D/Δt₁=√(C²+V²)
となり、縦方向の光の軌跡も一般の物理則と同じように、速度との合成則である事が判ります。
移動時間は、
Δt₁=L/C
となり、移動する系の時間の遅れなどない事が判ります。
アインシュタインの考え方は、波動方程式が、ガリレイ変換で不変でないことと、マイケルソン・モーリーの実験結果に焦点を当てた考察をしたことと移動する剛体(棒)に座標軸をつければ、ガリレイ座標軸になるという考え方から、ある空間を静止系と運動系が同時に共有できるような考え方をしたために、光の軌跡(像)の概念を持たずに考察を行ったものと考えられます。(ガリレイ座標系の考え方は、新シリーズ―1を参照してください。)
そのため、下記のような考察を行い、軌跡の速度をCにし、時間の遅れなどの考え方が出てきたものと思われます。
図-6
運動系の光も静止系の光も同じ光としてみているので、運動系の原点から移動する光は、静止系の原点から出ている光と同じものととらえ、図-6のように、実際には、運動系の光の軌跡しか観測していないのに、運動系の光の軌跡を光そのものと とらえて考察を行ったのです。
この軌跡の速度をCとして、時間の遅れや、同時性の否定などを行ったのです。
以上の事柄から、三つの重要な事柄が判りました。
マイケルソン・モーリーの実験の考察で、縦方向の光の軌跡(斜辺の軌跡)の速度をCとして考察が行われていたことです。
マイケルソン・モーリーの実験は、光の伝搬法則を考えるうえで、重要な事柄と考えられますので、訂正が必要と考えられます。
もう一つは、ローレンツ因子算出の思考実験において、τの式に引数として代入した時間L/(C±V)が、間違った考察から、得られた値であり、ローレンツ因子は、虚構の数値であり、ローレンツ変換は、虚構の変換である事が判ります。
また、ミンコフスキー時空図も虚構の時空図となり、特殊相対理論(?)の見直しが必要になります。
最後の一つは、波動方程式は、ガリレイ変換で不変ではありませんが、速度Vで移動する系の光速度は、静止した系で、C±Vで観測され、数学的に考えられていた現象とは、違う結果が得られています。波動方程式のガリレイ変換に関する見直しが必要と考えられます。
コメント返しの中で、ローレンツ変換すると、説明できるとの見解をお持ちの方がいらっしゃいました。私自身は、「運動物体の電気力学」を読んでいて、座標変換のところで、矛盾を見出したので、ローレンツ変換以降については、ほとんど目も通していませんでした。
簡単に目を通したのですが、この式は、Cでなくても、この変換式の仮想空間が、できると感じました。
例えば、ある科学者が、光速度より早い速度Uを持った宇宙波なるものを仮定し、この宇宙波速度不変原理なるものを仮定したとき、ローレンツ変換算出と同じ方法で、CをUに変えるだけで変換式が算出できます。
宇宙波のローレンツ変換は、
τ=γ(t-Vx/U²)
ξ=γ(xーVt)
γ=1/√{1-(V/U)²}
となり、光と同じような変換ができ、その仮想空間では、光と同じような現象が、起こるのです。
ローレンツ変換が、速度Cに特異的に成り立つならば、式の信頼性も高まりますが、速度不変原理にすれば、どんな超高速度に対しても成り立つ変換式なのです。
この変換式については、実証実験か、思考実験で、矛盾の有無を確認する必要があるのです。
私は、実証実験ができませんから、思考実験で矛盾を指摘しているのです。
矛盾のある理論ですから、物理現象の観察や観察項目を増やすと、矛盾が明確になるのです。方法を変えるといくらでも(?)矛盾を指摘できるのです。
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。
大変ですが、理論の再構築をしてください。
皆様のご意見・質問・反論等をお待ちしております。
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