中学生でもわかる「光速度不変原理の矛盾」
1905年のアインシュタインの論文「運動物体の電気力学」の中で「光速度不変原理が提唱され、今では、物理学では、「光速度不変原理」として扱われ、特殊相対性理論の根幹の基本原理となっています。
この物理学の基本原理が、中学生でもわかるような簡単な思考実験の考察で間違っていることを証明できるのです。
115年の間、物理学者の皆さんは、事実ではなく固定観念と錯覚により、この原理を信じてきました。
矛盾が判ると自分たちが、なんという間違いをしてきたのかと馬鹿らしく思えることでしょう。
115年の間、物理学の貴重な時間を無駄にしてきたので、これを修正し、正しい物事の考え方に戻す必要があります。
しかし、私は、物理学者ではないので その作業は、物理学者の皆さんや次の世代の方にお任せします。
よろしくお願いします。
それでは、矛盾について説明を始めます。
地球で光速度を観察すると宇宙空間に対する進行方向を前とすると前後左右上下どの方向も光速度Cを観測します。(厳密には、空気中の光速度となる。)
そして、光が、距離Lを移動する時間は、どの方向でもL/Cを観測します。
今、地球の原点oから距離L離れた地点をa・b・c点とし、ここに時刻合わせをした時計を置きます。
図-1
原点oから 時刻τ₀に光をa・b・cの各点に照射します。
A点に光が到達した時刻をτ₁とするとb・c点にも同じ時刻に到達し、
τ₁-τ₀=L/C
の移動時間を観測します。
この時、各点に光が到達した時に、鏡で反射され、光が原点oに戻ったとすると すべての光は同じ時刻τ₂でo点に戻ります。そして
τ₂-τ₁=L/C
の時間を観測します。
地球は、厳密には直線運動していませんが、近似的に、速度Ⅴで直線運動していると考えると宇宙空間に対して
D=VL/C
の距離を移動します。
この状態を宇宙空間を静止系にし、地球を運動系にし、アインシュタインの手法 光速度不変原理を静止系に適用して考察してみましょう。
図-2
アインシュタインの考え方では、静止系で観測される光の軌跡に光速度Cを適用し、移動時間の算出を行っています。
そして光の移動時間を次のように算出します。
ta₁―t₀=L/(C-V)
tb₁―t₀=L/√(C²-V²)
tc₁―t₀=L/(C+V)
地球で観測されるL/Cの時間が、アインシュタインの光速度不変原理の考え方では、3つの時間として観測されるのです。
そして、地球の移動距離も
Da=VL/(C-V)
Db=VL/√(C²-V²)
Dc=VL/(C+V)
の3つの距離が観測されることになります。
ひとつずつ見てみましょう。
a方向の光では、
地球で観測される移動時間:L/C、移動距離:VL/C
静止系で観測される移動時間:L/(C-V)、移動距離:VL/(C-V)
b方向の光では、
地球で観測される移動時間:L/C、移動距離:VL/C
静止系で観測される移動時間:L/√(C²-V²)
移動距離:VL/√(C²-V²)
c方向の光では、
地球で観測される移動時間:L/C、移動距離:VL/C
静止系で観測される移動時間:L/(C+V)、移動距離:VL/(C+V)
となり、一つの時間・移動距離に対して3つの時間・移動距離が存在することになります。
そして、光の出す方向を同心円の別の位置に出すとまた違った時間を観測することができます。
光の移動時間は、L/(C-V)~L/(C+V)で無限に変化し、移動距離もVL/(C-V)~VL/(C+V)で無限に変化するのです。
地球上でL/Cの時間は、静止系で観測すると何時間ですか?
アインシュタイン「‥‥、光を出す方向が判らないと決まらない。」
これが、アインシュタインが提唱する光速度不変原理の矛盾です。
そして、この時間を使って特殊相対性理論の根幹となるローレンツ変換が、導き出され、時間の遅れなどが、定義されています。
あなたは、まだ、特殊相対性理論を信じますか?
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