（「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。）

　私は、ブログを通して特殊相対性理論の矛盾について、記述してきました。
　根本的な考え方に誤りがあるので、いろいろな思考実験を考えたときに、矛盾が出るのは、当たり前です。
　しかし、私のブログを読んで　これらの矛盾について認識された方で、もやもやが、晴れない方もいらっしゃるかと思います。
　このブログでは、そんなもやもやが、晴れない方のために、高校生でも矛盾がわかるように、静止系の事項と運動系の事項を同時に比較しながら説明したので　皆さんもよく理解できると思います。　　　　　　　　　

　それでは、「特殊相対性理論」のもっとも基礎となる「同時性の否定」で使われた時計の同期を用いて説明します。
　アインシュタインは、静止系を速度Ｖで移動する長さＬの棒の両端に、静止系で同期した時計と観測者を置き、光速度不変原理を用いて、同時性の否定を行っています。
　その状態を示したのが、図－１の上の図です。この時、比較のために　移動する電車でも時計の同期を行ってみましょう。

　　　　　 　　　　　　　　　　　　　図－１
　聡明な物理学者の方は、図－１の上の図を見ただけで、棒とともに移動する観測者は、静止系の光を観察している事が分かると思います。光を音やほかの移動物体に変えると一目瞭然です。説明を続けましょう。
　この時、運動する観測者が観察する光の状態を　図－２に示します。
　運動する観測者が、観測するということは、運動する観測者が静止した状態で、光を観察することになるので、棒や電車は、止まった状態で、光や静止系の位置などが移動した状態を観察します。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－２
　同じ速度で移動しているにもかかわらず、棒とともに移動する観測者と電車の中にいる観測者が、観測する光の光路は明らかに違います。
　同じ速度で移動し、類似の光の挙動（距離Ｌの光の移動）をしているのに、観測者が、観察した光の状態が違うということは、運動している観測者が、異なった系の光を観察しているから起きている事象です。
　電車の中は、だれが見てもガリレイ座標系ですから、棒とともに移動する観測者は、静止系の光を観察しているのです。　
　（静止系で）光速度不変原理を適用した時点で、光は、静止系の光を取り扱っていることになるのです。
　アインシュタインは、「特殊及び一般相対性理論について」（金子　務　訳）の中で、座標系とガリレイ座標系について言及しています。
　アインシュタインの考え方では、棒や電車（剛体）に固着した座標軸を考え、この剛体が等速度で、直線的に移動していると、固着した座標軸をガリレイ座標系としています。
　この考え方は、同時性の否定で使った棒や、ミンコフスキー時空図の説明で使われた点の移動でも使われています。
　棒や点とともに移動する観測者がいると別の系の扱いになっているのです。
　しかし、図－２から棒とともに移動している観測者は、静止系を移動し、静止系の光を観察しているがよくわかるとおもいます。
　当然のことながら、棒の移動と静止系の光の観測から、静止系と別の系との同時性の否定などできないのです。

　この時、移動する観測者が観測する光の移動時間を見てみましょう。
　棒とともに移動する観測者は、
　　τB₁－τA₀＝（L＋VΔτ）／ｃ＝L／（ｃ－V）
　　τA₂－τB₁＝（L－VΔτ）／ｃ＝L／（ｃ＋V）
を観測し、時計は同期していないことを観測します。
　電車の観測者は、
　　τB₁´－τA₀＝L／ｃ
　　τA₂´－τB₁´＝L／ｃ
を観測し、時計が同期していることを観測します。
　観測している光の系が違うので、光路の長さが違い、計算値も違ってきます。
　アインシュタインは、棒とともに移動する観測者を運動系にし、棒とともに移動する観測者が時計の同期ができないことと　静止系の観測者が時計の同期をできることから　同時性の否定を行っています。
　しかし、棒とともに移動する観測者は、静止系を移動しているだけで、運動系の事象を観測していません。
　そこで、真の運動系である電車とともに移動する観測者の観測結果を用いると、静止系の観測者も、運動系の観測者も、時計の同期ができます。この時計の同期の観点からすると、静止系と運動系の同時性は、存在することになります。
　アインシュタインは、系を誤認識した状態で、同時性の否定を行っているのです。
　この系の誤認識は、特殊相対性理論の根底にある考え方で、特殊相対性理論の矛盾の一因になっていて、ミンコフスキー図の作成などでも、系を誤認識した状態で、理論展開が行われています。

　次に、この状態を静止系の観測者が観察したら、どうなるかを見てみましょう。
　静止している観測者は、光の軌跡と電車の移動状態を下図のように観察します。

　　　　　　　　　　　　　　　　　図－３
　ここで、アインシュタインと同じように、光速度不変原理を適用して　移動時間を見てみましょう。
　「光速度不変原理を適用する」ということは、静止系で観測される光速度は、ｃなので、運動系の光の軌跡の速度もｃにしていることになります。
　棒を光が移動する時間は、
　　ｔB₁－ｔA₀＝（L＋VΔｔ）／ｃ＝L／（ｃ－V）
　　ｔA₂－ｔB₁＝（L－VΔｔ）／ｃ＝L／（ｃ＋V）
を観測し、時計が同期していないことを確認します。時計は違っても、棒とともに移動する観測者と同じ時間を観測します。
　この時、静止系の観測者が観測しているのは、静止系を移動する光路そのものを観測しているのです。
　静止系の観測者も棒とともに移動する観測者も同じ静止系の光路の移動時間を観測しているので、同じ時間になるのは、当たり前の事柄です。

　次に、電車の光の軌跡の移動時間を見てみましょう。
　　ｔB₁´－ｔA₀＝（L＋VΔｔ）／ｃ＝L／（ｃ－V）
　　ｔA₂´－ｔB₁´＝（L－VΔｔ）／ｃ＝L／（ｃ＋V）
を観測し、移動する棒の観測時間と同じ時間を観測しています。また、時計も同期していません。
　同じ速度で移動する観測者が違う時間を観測しているのに、静止系で観測すると同じ時間なってしまうのです。
　また、電車の中の観測者は、往路の時間と復路の時間は、おなじＬ／Ｃの時間を観測しているのに、静止系で観測すると違う時間になっています。
　同じ速度で移動する観測者が観測する異なった時間が、同じ時間になり、運動系で観測される一つの時間に対して、静止系で　時間が二つになることなど　あり得ないことなのです。
　　ｔB₁－ｔA₀  ≠ ｔB₁´－ｔA₀
　　ｔA₂－ｔB₁  ≠ ｔA₂´－ｔB₁´
　　ｔB₁´－ｔA₀ ＝ｔA₂´－ｔB₁´
にならなければならないのです。
　これは、電車の光の軌跡の速度に光速度不変原理を適用したために起こった事象と考えられます。
　では、ｃの代わりに軌跡の速度をｘ・ｙとして　軌跡の速度を算出してみましょう。
　Δｔ＝（L＋VΔｔ）／ｘ＝（L－VΔｔ）／ｙ　　‥‥（1）
　　ｘ＝Ｌ／Δｔ＋Ｖ　　　
　　ｙ＝Ｌ／Δｔ―Ｖ
となり、軌跡の速度は、移動速度の影響を受けている事が判ります。
　Ｌ／Δｔの値として考えられる数値は、ｃ・ｃ±α 等がありますが、ｃとすると
　軌跡の速度は、ｃ±Ｖとなります。
　このことより、光の速度も、一般の速度則と同じように他のガリレイ座標系の移動速度の影響を受けることが判りました。
　では、軌跡の速度を使用して、静止している観測者が、観測する電車の中の光の時間を再計算してみましょう。
　　ｔB₁´－ｔA₀＝（L＋VΔｔ）／（ｃ＋V）＝L／ｃ
　　ｔA₂´－ｔB₁´＝（L－VΔｔ）／（ｃ－V）＝L／ｃ
　以上のように考察すると、ここでも、ガリレイ座標間では、同時性は維持され、時間の遅れなどない事が判ります。
　時間の遅れの解説で、動く電車の光時計を使って、説明しているものがあります。こ
の時、地上で観測される斜線部分は、光の軌跡であるので、この斜線部の軌跡に光速度
不変原理を使用し、軌跡の速度をｃにすることはできないのです。
　ここの斜線部の光の軌跡に移動速度を合成すれば、時間の遅れなどなくなります。
　この事柄について　疑問を感じている方は、光を音に変えて考察してみてください。

　次に光速度不変原理について考察してみましょう。
　光は、真空中を光速度ｃで移動します。この事柄については、疑う余地のない事柄です。
　なぜ、アインシュタインは、運動系のガリレイ座標系の光に、光速度不変原理を適用したのかを考えてみましょう。
　この事柄について、物理法則がよくわかっていて　波動方程式で表すことができる音で考察し、その事柄について光でも同じような考察をしてみましょう。
　空気中に、速度Ｖで移動する長さＬの電車があったとします。

　　　　　　　　　　　　　　　　　図－４
　音は、定常状態の空気中をｖで移動します。しかし、下記の例のように、音の軌跡（？移動距離）の速度は、ｖとはなりません。
　今、時刻ｔ₀で電車のＡ点より音を出し、時刻ｔ₁でＢ点に音が到達したとします。
　地上の観測者は、図－２のような状態を観測します。
　地上の観測者は、B点に音が到達する時間を
　　ｔ₁－ｔ₀＝（L＋ｖΔｔ）／（Ｖ＋ｖ）＝Ｌ／ｖ
として算出します。
　この時の軌跡の速度（Ｖ＋ｖ）は、どのようにして計測したのでしょう。
　　　　　　　 　　　　　 

　　　　　　　　　　　　　　　　図－５
　地上の観測者が、地上で直接観測する速度は、ｖしか観測できません。また、移動物体から出る音速も速度のいかんにかかわらず、ｖを計測します。
　アインシュタインの考え方を音に適用すると、静止系の観測者は、移動する物体から出る音は、物体の速さや、方向に関係なく常に音速度ｖが観測され、波動方程式が、ガリレイ変換で不変でないので　静止系の空気中の音速度は、不変として　音の軌跡（？移動距離）の地上での速度をｖとしているのです。
（音が波動方程式で表すことができることについては、「物理Tips　～波動方程式とガリレイ変換について～　ＫＥＮＺＯＵ　２００８年５月１９日（http://hb3.seikyou.ne.jp/home/E-Yama/weqga.pdf）」を参照してください。）

　音は物理法則が分かっていますから　こんなばかなことはしません。
　電車の移動距離と移動時間等で算出しています。
　軌跡の距離は、移動速度の影響を受け、Ｌより長くなったり、短くなったりしています。この長さの違いは、移動速度に依存していて、運動系の音の移動距離は実質的に、Ｌしか移動していないことになります。
　音の軌跡の速度を静止した観測者は、直接的には、観測する事ができません。　
　地上の観測者が直接観測する音速は、常にｖしか観測できないからです。
　以上の事柄を念頭において、光の考察をしてみましょう。

　図－４・５のｖをｃにし、全ての空気を真空に変えれば、光の移動状態を表した図になります。
　アインシュタインは、連星の光の観測結果や波動方程式が不変でないことから、真空中の光速度は不変とし、「運動物体の電気力学」（1905）の中で、光の軌跡の速度をｃとして理論展開を行っています。
　光の軌跡の速度は、音と同じように、移動速度の影響を受けないのでしょうか？
　光の軌跡は、音と同じように、Ｌより長くなったり、短くなったりしていて、その長さは、移動速度に依存しています。軌跡の長さが変わっているのに、なぜ、音と同じように、移動速度の影響を考えないのでしょうか？
　光の軌跡の速度は、一度も測定されていない数値で、音と同じように、静止した観測者が直接測定することはできません。（移動距離と時間を測定して算出するなどの方法）
　私もそうですが、アインシュタインや皆さんも、上空を横切る光を見たとき、これは、光路の光だとか軌跡の光だとか考えないと思われます。目視したときに、すべて同じ光として認識します。
　しかし、軌跡の速度は、ｃではないのです。
　改めて、図－２の移動する観測者が観測する光の状態を見てみましょう。

　　　　　　　　　　　　　　　　　図－２
　移動する観測者が観測する光の状態は、明らかに違う状態の光を観測し、移動速度が変化すると、棒とともに移動する観測者が観測する光の光路は変化しますが、電車の中の観測者が観測する光の光路は、変化しません。
　同じ速度で移動する観測者が違う状態の光を観測しているのに、これらの光に同じ速度ｃを適用しているのが、光速度不変原理を適用するということなのです。
　確かに、真空中の光速度は、不変で「光速度不変原理」は、観測された測定結果で　揺ぎ無い事実です。
　しかし、「（静止系で）光速度不変原理を適用する。」は、「観測されていない図－２の状態の光（軌跡）をｃとして仮定する。」という意味合いが含まれているのです。
　アインシュタインは、軌跡の速度の概念を持たないで、理論の構築をしたと考えられます。
　移動する電車の中の光の軌跡に、光速度不変原理の適用は（光の軌跡をｃとする。）できないのです。

　以上の事柄より、アインシュタインは、特殊相対性理論の根幹部分の思考実験で、
　　系の誤認識
　　軌跡と光路を認識できていない
　　軌跡の速度に静止系の光速度不変原理の適用
という間違いを犯し,
　　同時性の否定
　　ローレンツ因子の算出
　　ミンコフスキー時空図の作成
を行っているのです。
　物理学者の皆さん。「特殊相対性理論」の見直しをお願いします。

[補　足]
（マイケルソン・モーリーの実験結果について）
　マイケルソン・モーリーの実験結果については、私自身が、間違った認識を持っていた事と他の物理学者の方も間違った認識を持っていましたので　簡単に説明します。
　マイケルソン・モーリーの実験は、当時、考えられていた固定エーテル説によるエーテル風の影響（ｃ±ｖ）を否定する実験結果が得られました。
　そこで、固定エーテル説に固執するローレンツらは、移動する物体は、収縮するとして、横方向の収縮を考え、固定エーテル説によるエーテル風の影響（ｃ±ｖ）が、あってもマイケルソン・モーリーの実験結果が得られるような理論を打ち出したのです。
　地球が収縮したら、必ず、移動方向の光速度は、ｃ±ｖを観測しないと、マイケルソン・モーリーの実験結果が、成立しないのです。
　この事柄は、光速度不変原理と違う状態の光を観測する事です。
 また、マイケルソン・モーリーや物理学者の皆さんは、縦方向の光の光路を三角形の斜辺にしていることです。この三角形の斜辺は、光の軌跡であって、光の光路は三角形の垂直な部分です。
　マイケルソン・モーリーもローレンツもこの軌跡を光路として移動時間を計測し、横方向の光の光路の移動時間と比較していました。
　斜辺は、光の軌跡ですから、縦方向の移動時間が変われば、収縮率を変えないとエーテル固定説は維持できなくなります。
　また、実験装置は22.5°ごとに回転させ、測定を行っていて、この22.5°の角度での考察が行われていません。この角度が違った状態では、縦横の装置のエーテル風の影響が変わってくると考えられるので、角度の違った状態も考察する必要があります。
　それらを考えると、マイケルソン・モーリーの実験結果は、収縮など考えずに、どの方向の光速度も、ｃを観測すると考えることが妥当と考えられます。（「誰にでもわかる「特殊相対性理論の矛盾」を参照してください」）
　また、マイケルソン・モーリーの実験結果を考えたとき、絶対静止系に対して、どの位置（系）にいるかを考える必要があります。
　エーテル固定説の場合は、観測者がエーテルの中をそのまま移動すると考えられます。
  しかし、現在、エーテル固定説は、否定されているようなので、どのような状態で移動しているかを考慮する必要があります。
　地上に例えると、地上をそのまま移動しているのと電車に乗って移動するのでは、観測結果が当然違ってきます。
　マイケルソン・モーリーの実験は、地球上で行われています。宇宙を考えたとき、地球は、ガリレイ座標系と考えられ、測定しているのは、その系の中なのです。
　空気に対する波動方程式は、一つしかありませんから、（特定波長の）空気中で光速度を測定すると、どの方向の光の速度も一定になります。このように考えると、マイケルソン・モーリーの実験結果は当たり前のことなのです。
　マイケルソン・モーリーの実験結果についても見直しが必要と考えられます。

　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。
　もし、私と同じような矛盾を感じた方は、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。

　　　　　　光速度不変原理と時間の遅れの矛盾
　光速度不変原理は、特殊相対性理論の根幹をなす原理です。
　特殊相対性理論は、思考実験で、移動する物体の光の状態に光速度不変原理を適用し、時間の遅れや、ローレンツ因子、収縮などの考え方を提唱しています。
　この考え方は、物理学者にとっては、当たり前のことで、疑う余地はないと考えられていました。
　しかし、静止した物体の光を移動する観測者が観察し、そこに光速度不変原理を適用すると　時間の遅れの関係に全く整合性がみられず、アインシュタインが考えた光速度不変原理（時間の遅れ）の矛盾が、明確になりました。
　ここでは、その矛盾を指摘するとともに、何が悪かったかの考察を行います　

　絶対静止系に、長さＬの光時計を３個、図－１のように配置します。Ａ・Ｂ・Ｃ・Ｄの各点には、静止系で同期した時計とA点に、光が届いたときに瞬間的に、点灯するランプを配置します。
　時刻Ｔ₀でＡ点より光を各点に照射し、Ｌ／Ｃ時間後のＴ₁で各点に光が到達し、鏡で反射され、Ｌ／Ｃ時間後の時刻Ｔ₂にＡ点に光が戻り、Ａ点にある光が戻った時に点灯するランプが、１回点灯します。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１
　時刻Ｔ₁で起こっている事象は、各点に光が到達し、鏡で反射されるという事象です。
　時刻Ｔ₂に起こっている事象は、各点からの光がＡ点に戻り、ランプが１回点灯するという事象です。
　この時、観測者Ｏが、時刻Ｔ₁で矢印方向に移動したとします。
　観測者Ｏが、Ｂ⇒Ａの光の到達時間を観測すると、
　　Ｂ⇒Ａ　ｔ₁＝Ｌ／（Ｃ－Ｖ）
を観測し、Ｃ⇒Ａの光の到達時間を観測すると、
　　Ｃ⇒Ａ　ｔ₂＝Ｌ／√（Ｃ²－Ｖ²）
を観測し、Ｄ⇒Ａの光の到達時間を観測すると、
　　Ｄ⇒Ａ　ｔ₃＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ）
を観測し、ランプが３回点灯するのを確認します。
　絶対静止系で、１回しかランプが点灯しないのに、移動する観測者は、３回観測することになるのです。
　絶対静止系の一つの時間が、３個の時間として観測されるのです。
　この現象に疑問を感じない科学者は、いないと思います。
　そして、この矛盾に対して、明確な説明ができる物理学者の方はいないと思います。
　これが光速度不変原理の本質なのです。アインシュタインは、移動する物体の光の考察を行って、特殊相対性理論を構築していますが、このように、絶対静止系の光の移動時間に注目して考察すると、アインシュタインの考察の誤りが明確になりました。

　何がいけなかったのでしょう。
　光を観測する視点を変えてみてみましょう。
　絶対静止系に静止している電車の距離ＬのＢ点よりＡ点に光を照射します。
　絶対静止系に静止している観測者は、ＢＡの光の移動時間Ｌ／Ｃを観測します。

　　　　　　　　　　　　　　　　　図－２
　この時、電車の下を速度Ｖで移動する観測は、図－３のような斜め上に見える光の軌跡を観測します。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－３
　これは、光行角差に相当するもので、光は、常に、ＡＢライン上を移動していて、その状態を観測者は、移動速度で合成された光の軌跡として観測しているのです。光路は、ＢＡとなり、斜めに見える光は軌跡なのです。
　絶対静止系に停止しているAB点は、動きませんから、光路は常に、ABを結んだ垂直な線しか移動しないのです。
　この時、観測者の位置が違うとどのように見えるかを見てみましょう。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－４
　Cにいた観測者だけが、一定の角度で観測できますが、他の観測者は、光が進むにつれ、観測する角度が変化する事が判ります。
　これはどういうことでしょう？
　星の場合は、光源がはるか彼方から、地球を例にとると、地球全体に光が降り注いでいて、どの位置でも観測される光行角差は、変わりませんが、光源が近い場合は、このように、光源の位置を観測するとこのような現象が起きてしまうのです。移動する観測者は、光路から出た光を観測しているのです。
　図－３の観測状態を、横方向から観測し観測者を静止系にして観測すると、電車の相対的な位置が変わるので、図－５のような状態の斜線の軌跡を観測します。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－５
　本来は、同じ場所の一つの光を観測していますが、観測者を静止系にすると、光の位置が違った状態になり、二つの光を別々に観測していることになってしまうのです。
　光路でなく、観測した光の軌跡なので、このような現象が生じるのです。
　移動する観測者は、光路ＢＡが右方向と左方向に平行移動するのを観測します。光は常にＢＡライン上にしかないので、光路はBAとなり、Ｂの光が平行移動して、Ａ´に到達し、到達時間は、Ｌ／Ｃになります。時間の遅れなどないのです。
　ＢＡ´の軌跡は、速度Ｖを合成した軌跡の速度になるのです。
　アインシュタインの考え方では、光路ではなく、軌跡に、光速度不変原理を適用しているのです。

　つぎに、横方向の光の状態と観測者の状態を　視点を変えて考察してみましょう。
　絶対静止系に、長さLの電車が停止しているとします。電車のA点よりB点に向けて光を照射したとします。
　この時、速度Vで移動する観測者が、観測する電車と光の状態を見てみましょう。

　　　　　　　　　　　　　　　　図－６
　移動する観測者は、１・１´の位置で、電車のABの位置と、A点より光が照射されたのを観測します。
　絶対静止系のL／２C時間後に、観測者は、２・２´の位置に移動し、光がA点より、
L／２進んだのを観測します。
　絶対静止系のL／C時間後に、観測者は、３・３´の位置に移動し、光がA点より、L進み、B点に到達するのを観測します。
　移動する観測者は、絶対静止系のA・B点の位置とA点から光が移動した距離を常に観測していて、最終的に、A点から出た光が、B点に到達したのを観測するのです。この時のA・B点の距離は、最初から最後まで変わりません。
　この状態を観測者が静止した状態で、図示すると、観測者に対して、電車が相対的に観測者と逆の方向に移動しているので、図－７のような図が描けます。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－７
　観測者は、光が、A₁からB₃・B₃´に移動したのを観測しているのではなく、A₁の状態では、光が照射されたのを観測し、A₂・A₂´の状態では、光がA₂・A₂´からL／２移動し、A₃・A₃´の状態では、光がA₃・A₃´からB₃・B₃´にL移動しているのを観測しているだけなのです。
　A₁からA₃・A₃´に移動しているのは、観測者が速度Vで移動したために、相対的な位置関係が変わっただけで、実際の光路は、A₃からB₃・A₃´からB₃´に光がL移動しただけなのです。
　相対的な位置が、速度Vで変化するので、軌跡から、A₁からA₃への移動距離を引いたり、A₁からA₃´への移動距離を加えたりして、考えなければならないのです。この値は、VL／Cですから、この長さを考慮すれば、実際の光路の長さは、Lになるのです。
　頭の中で、光は、A₁からB₃・B₃´に移動していると考えてしまいますが、この距離は、軌跡の距離なのです、実際の光路は、Lなのです。

　光時計の時間の矛盾やミンコフスキー時空図の時間のずれは、光の軌跡と光路を混同したことと、系の認識を誤ったために、起こった現象です。（系については、シリーズ２で詳述します。）
　では、光の軌跡について考察し、軌跡の速度を算出してみましょう。
　アインシュタインの時計の同期方法を利用して考察してみましょう。
　絶対静止系に、長さLの電車が停止していて、その中で時計の同期を行います。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－８
　電車の両端ABに時刻合わせをした時計を置き、観測者O・Pを配置し、時計の同期を行いました。
　時刻T₀でA点より光をB点に向け照射し、時刻T₁で光がB点に到達し、鏡で反射され、時刻T₂でA点に戻ったとします。
　観測者O・Pは、
　　ｔ₁＝T₁－T₀ ＝ L／C
　　ｔ₂＝T₂－T₁ ＝ L／C
を観測し、時計が同期しているのを観測します。
　この図－８の電車と光の状態を紙面に対して、左方向に速度Ｖで移動する観測者が、電車と光の状態を観測したとします。

　　　　　　　　　　　　　　　　　図－９
　速度Vで移動する観測者から見ると、電車と観測者O・Pが速度Vで紙面に対して右方向に移動しながら時計の同期を行っていることになり、図－９のような状態を観察します。
　電車の中での光の移動距離はLです。
　しかし、観測される光の軌跡の移動距離は、Lにはならず、観測者の移動速度により変化します。軌跡の長さは、観測者の移動速度に依存しているのです。
　アインシュタインの考え方では、この軌跡の速度を光速度不変原理の下に、速度をCとしています。この操作を行うと、絶対静止系で観測されたL／Cの時間が３つの時間として観測されてしまうのです。
　では、この状態の光の軌跡の速度を算出してみましょう。
　Ａ ⇒ Ｂの軌跡の移動速度をＸと置き、Ｂ ⇒ Ａの軌跡の移動速度をＹと置き、この時の軌跡の速度を算出します。
　Ａ ⇒ Ｂの軌跡の速度は、
　　（Ｌ＋Ｖｔ₁）／Ｘ＝ｔ₁　　Ｘ＝（Ｌ＋Ｖｔ₁）／ｔ₁　　　
　　　Ｘ＝Ｌ／ｔ₁＋Ｖ
　Ｂ ⇒ Ａの軌跡の速度は、
　　（Ｌ－Ｖｔ₂）／Y＝ｔ₂　　Y＝（Ｌ－Ｖｔ₂）／ｔ₂　　
　　　 Y＝Ｌ／ｔ₂－Ｖ
となります。
　絶対静止系の観測者が観測する時間は、
　　　ｔ₁＝ｔ₂＝Ｌ／Ｃ
で、同じ時間です。
　この絶対静止系の一つの時間を移動する観測者が観測したときに、二つの時間では、観測しないので、移動している観測者が観測する時間も、
　　　ｔ₁＝ｔ₂
となります。軌跡の式を書き換えてみると、
　Ｘ＝Ｌ／ｔ＋Ｖ　　　　Y＝Ｌ／ｔ－Ｖ
となり、軌跡の速度は、移動速度に依存した値になります。
　この Ｌ／ｔ の値は、 Ｃ，αＣ， などが考えられますが、Ｃを用いれば、
Ａ ⇒ Ｂの光の軌跡の到達時間は、
ｔ₁＝（Ｌ＋Ｖｔ₁）／Ｘ＝（Ｌ＋Ｖｔ₁）／（Ｃ＋Ｖ）＝Ｌ／Ｃ
となり、Ｂ ⇒ Ａの光の軌跡の到達時間は、
ｔ₂＝（Ｌ－Ｖｔ₂）／Ｙ＝（Ｌ－Ｖｔ₂）／（Ｃ－Ｖ）＝Ｌ／Ｃ
となり、時刻の遅れもなく、同時性も維持されることがわかります。　
　速度Ｖで移動する観測者が見る光の軌跡の速度は、移動速度Ｖに依存しているのです。
　アインシュタインは、この軌跡の速度に光速度不変原理を適用し、Ｃとしているために、上述の一つの時計の時間が進んだり遅れたり、一つの時間が３個の時間として観測される矛盾が起きているのです。
　以上の事から、光の軌跡の速度は、観測者の移動速度や、運動する物体の移動速度と合成しなければならないことが分かります。

＜相対速度＞
　アインシュタインは「特殊及び一般相対性理論について」（1915　金子　務訳　白揚社）のなかで　「相対速度」についてＰ３３～３４で言及しています。
　このなかで、軌道堤を速度ⅴで移動する列車と軌道堤に沿って送った光を使い、列車に相対する光速度Wを求めています。（相対速度）　
　　W＝C－V

　　　　　　　　　　　　　　　　図－１１
　この電車を速度Ｖで移動する観測者に変えてみましょう。

　　　　　　　　　　　　　　　　　図－５
　観測者の移動方向と同じ光の相対速度は、
　　Ｗ＝Ｃ－Ｖ
となり、反対方向の光の相対速度は
　　Ｗ＝Ｃ＋Ｖ
となります。
　絶対静止系に静止している電車の中の光と絶対静止系の光は同じ速度ですから　電車の中の光に対しても同様のことが観測されます。
　この相対速度が、軌跡の速度に相当するものなのです。
　アインシュタインは、相対性の否定で、この相対速度を用いましたが、この項目以外で、相対速度の考え方は出てきていません。
　この考え方をしっかり念頭に入れていれば、光速度不変原理は、生まれなかったと考えられます。
　「光の軌跡は、移動速度と合成しなければならないのです。」
　光速度不変原理の矛盾に関して、問題になる事柄は、マックスウェルの波動方程式が、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です。この事柄については、今回の結果が得られたことの妥当性について、シリーズの３・４で詳細に記述します。

　以上のことより、
　アインシュタインは、光の軌跡に、光速度不変原理を適用して、理論の組み立てを行っ
　ているのです。
　光の軌跡は、移動速度を合成した速度になるのです。
　移動する物体の時間の遅れはないのです。
　

　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。
　もし、私と同じような矛盾を感じた方は、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たいと願っています。
　皆様のご反論・ご意見等をお待ちしております。

　　　　　　運動する物体は、運動系ではない
　皆さんは、運動する物体は、「運動系」と考えている方がいると思います。私も最初は、「運動系」と考えていました。
　アインシュタインは、「特殊及び一般相対性理論について」（金子　務　訳）の中で、座標系とガリレイ座標系について言及しています。
　アインシュタインの考え方では、棒や電車（剛体）に固着した座標軸を考え、この剛体が等速度で、直線的に移動していると、固着した座標軸をガリレイ座標系としています。
　この考え方は、同時性の否定で使った棒や、ミンコフスキー時空図の説明で使われた点の移動でも使われています。
　棒や点とともに移動する観測者がいると別の系の扱いになっているのです。　
　しかし、下記のような考察をすると、運動する物体や棒・点に座標軸をつけても、完全なガリレイ座標系には、ならないのです。
　それでは、このことについて考察してみましょう。
　地上（空気の存在下）を枠だけでできた電車と密閉された普通の電車が、速度Vで移動しているとします。
　各電車の室内の観測者が、ボールを自然落下させると、図－１に示すように、枠だけでできた電車では、ボールが、放物線を描いて落下します。
　一方、普通の電車では、ボールは、観測者の足元に垂直に落下します。
　地上（軌道堤）にいる観測者が、ボールを落下させると、観測者の足元に垂直に落下します。
　地上と同じ運動法則になっているのは、普通の電車の室内のみです。
　普通の電車の室内だけが、ガリレイ座標空間なのです。
　普通の電車の窓から手を外に出し、ボールを落下させると、ボールが、放物線を描いて落下します。
　窓の外や、枠だけでできた電車の周りの空間は、静止系の空間なのです。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１
　枠だけでできた電車や、棒に座標軸をつけても、周りの空間は、ガリレイ座標系にはならないのです。
　ガリレイ座標空間は、限られた範囲（密閉された室内）でしか存在しないのです。
　枠だけでできた電車の観測者が、静止系の空間の事象を観測すると、普通の電車に乗っている観測者と同じ事象を観測します。
　また、枠だけでできた電車が金属でできていたとして、この金属を伝わる振動（音）や熱の伝搬速度は、普通の電車の室内に置かれた金属と同じ伝搬速度になっています。
　しかし、枠や棒だけで、周りの空間は、静止系の空間なのです。
　その観点からは、枠だけでできた電車は、疑似的な運動系といえるかもしれません。
　今の議論は、空気存在下の議論でしたが、真空中のガリレイ座標空間の関係と空気存在下のガリレイ座標空間の法則は、同じと考えられるので、この法則は、すべてのガリレイ座標系に適用できると考えています。
　アインシュタインは、同時性の否定や、ミンコフスキー時空図の作成で、点や棒を移動した思考実験を考えていますが、棒や点の周りの空間は、静止系なのです。そして、静止系の光を観測して、同時性の否定やミンコフスキー時空図を作成しているのです。
　静止系の光を観測しているので、静止系の観測者と移動する観測者が、同時に光の移動状態を観測すると、矛盾が明確になります。

　では、枠だけでできた長さLの電車（棒）を移動させ、時計の同期を行い、移動する観測者と静止した観測者が観測する時間を見てみましょう。
電車の周りは、静止系の空間なので、アインシュタインが行った、棒を移動させて同時性を否定したときと同じ状態です。〔アインシュタインの論文【「運動物体の電気力学」（１９０５年）（アインシュタイン論文選　「奇跡の年」の５論文　青木　薫訳　ちくま学芸文庫）（「アインシュタイン相対性理論」内山　滝雄訳・解説）】 〕

　静止系に、長さLの電車が停止しているとします。この電車のA・Bに静止系で同期し、時刻合わせした時計を置きます、地上の観測者の位置にも同期し、時刻合わせした時計を置きます。
　時刻T₀（τ₀）でA点より光をB点に照射し、電車を速度Vで移動し、時刻T₁でB点に光が到達し、鏡で反射されて、時刻T₂でA点に戻ったとします。

　　　　　　　　　　　　　　　　図－２
　移動する観測者O・Pは、　同時性の否定と同じ時間を観測します。ここで、τは、電車に乗っている時計の時刻とします。
　ｔ₁＝τ₁－τ₀＝Ｌ／（Ｃ－V）
　ｔ₂＝τ₂－τ₁＝Ｌ／（Ｃ＋V）
を観測し、時計が同期していないのを観測します。
　静止系の観測者は、
　ｔ₃＝Ｔ₁－Ｔ₀＝Ｌ／（Ｃ―Ｖ）
　ｔ₄＝Ｔ₂－Ｔ₁＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ）
を観測し、時計が同期してないことを観測します。
　静止系の観測者と移動する観測者は、同じ時間を観測しているのです。
　同時性の定義は何なのでしょう？
　移動する物体の時間の遅れは、どうなったのでしょう？
　これが、同時性の否定の本質なのです。
　移動する観測者も静止した観測者も、静止系を移動する光を観測しているのです。
（これに関しては、マックスウェルの波動方程式が、ガリレイ変換で不変でないことが大きくかかわっていると考えられますが、マックスウェルの波動方程式については、次のシリーズ3で詳細に考察します。）
　他の物理現象と同じように、静止系の事象（ボール等の移動時間）を移動しながら観測しても、同じ時間を観測します。光も他の物理現象と同じ観測結果が得られるのです。

　この問題は、ローレンツ因子算出の思考実験においても、見られ、同時性の思考実験と組み合わせると、矛盾が明確になります。
　アインシュタインの論文【「運動物体の電気力学」（１９０５年）（アインシュタイン論文選　「奇跡の年」の５論文　青木　薫訳　ちくま学芸文庫）（「アインシュタイン相対性理論」内山　滝雄訳・解説）】で思考実験より、「同時性の否定」と「ローレンツ因子の算出」を行っています。

　同時性に関しては、上述しましたので、ローレンツ因子算出の思考実験の矛盾を見てみましょう。ローレンツ因子は下記の手順を踏んで行われています。
　速度ｖで移動する運動系ｋで起こった出来事の場所と時刻を指定する値ε，η，ζ，τに対して、静止系Ｋを指定する値x，y，z，tとを関係づける連立方程式を
　　ｘ´＝ｘ－ｖｔ
と置いて求めています。
　速度ＶでX軸に沿って移動する運動系の座標軸と静止系の座標軸が重なった時刻を静止系の時計で、Ｔ₀とし、その時、原点よりＸ´に光を、照射し、時刻Ｔ₁で光がＸ´に到達し、鏡で反射され、時刻Ｔ₂で原点に戻ったとします。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－３
　このとき、『１／２（τ₀＋τ₂）＝τ₁　は成り立たなければならない。』【（原論文の青木薫訳　）、として、関数τの引数を書き入れ、静止系で光速度一定の原理を用いると（原論文の青木薫訳）として、ローレンツ因子の算出を行っています。
（「成り立たなければならない。」は内山瀧雄訳・解説　の中では、「成立するはずである。」となっており、原論文を直接訳したものと内山氏の解説書では、若干ニュアンスの違いがあり、内山氏の本では、τに関する解説が追加してあります。）】
　τの式が成り立つためには、運動系で時計が同期していないと成り立ちません。
　τの式が成り立っているのかを検証してみましょう。
　運動系のＸ´軸上に長さｘ´の棒を原点よりＸ軸に沿って置き、棒の両端に運動系（静止系）で同期した時計とともに移動する観測者を置きます。同時性の否定の時と同じ状態です。

　　　　　　　　　　　　　　　　　図－４
　時刻、Ｔ₀（τ₀）に原点よりｘ´に光を照射し、時刻Ｔ₁（τ₁）に光がｘ´に到達し、鏡で反射されて、時刻Ｔ₂（τ₂）で、原点に戻ったとします。
　運動する観測者は、
　　τ₁－τ₀＝ｒ０ｘ´／（Ｃ－Ｖ）
　　τ₂－τ₁＝ｒ０ｘ´／（Ｃ＋Ｖ）
を観測し、時計が同期していないのを観測します。
　τの式が成り立たないのです。右辺の項目は、静止系で光速度不変原理を適用した光を運動している観測者が観察して、出てきた時間です。
　時刻が遅れようが、進もうと時間が等しくなければ、同期していないことになるのです。
　同時性の否定の時は、座標軸がない状態で、静止系の時計を使っていますが、棒の長さをそろえれば、同じ時間を観測していることになるのです。
　このローレンツ因子を導いた光の移動状態と同時性を否定したときの光の移動状態は、同じです。同時性の否定の時に、運動系の観測者は、時計が同期していないことを観測するとしていたのですから、この状態でτの式は成り立たなければならないという根拠がなくなると考えるのですが？？？
　　
　静止系の観測者は、（ｘ´は、原論文のものを使用　ｘ´は長さに相当）
　　Ｔ₁－Ｔ₀＝ｘ´／（Ｃ－Ｖ）
　　Ｔ₂－Ｔ₁＝ｘ´／（Ｃ＋Ｖ）
を観測します。
　議論の余地はあると思いますが、運動系の観測者が観測するｒ０ｘ´と静止系の観測者が観測するｘ´の長さが等しければ、同じ時間を観測することになるのです。
　この状態では、τの式が成り立たないのです。
アインシュタインは、自身が行った同時性の否定の時と同じ事象の観測を言葉を変え、違った観点から考察を行い、今度は、同時性がなければならないとしているのです。
これが、ローレンツ因子の実態なのです。
ローレンツ因子は、虚構の数値なのです。
静止系を移動する棒を静止系の光が往復する状態を観測しているのです。
アインシュタインが、思考実験で、静止系で光速度不変原理を適用したときから、光は静止系の光になっていたのです。
　ミンコフスキー時空図の作成の思考実験でも、同じような考察をすると、同時刻線は、X軸に平行になり、時刻の遅れなどないのです。〔詳細は、このブログ村に投稿した（誰でもわかる「特殊相対性の矛盾」（改訂版））を参照してください。〕

　これらのことを考えるときに、マックスウェルの波動方程式がガリレイ変換で不変でないことが問題になりそうですが、これに関しては、シリーズ３で詳細に記述します。

　皆様のご反論・ご意見等をお待ちしております。