特殊相対性理論の崩壊

【移動移動速度Ｃ＋Ｖで生成される光の軌跡（虚像）に光速度不変原理を適用し、特殊相対性理論を構築したアインシュタイン】

　以前、ブログでアインシュタインは、光の軌跡（虚像）に光速度不変原理を適用して理論構築したと投稿したが、別の角度から考察を行い、虚像に光速度不変原理を適用したことが明確になったのでそれを紹介します。

　静止系に長さLの棒と光源、同期し、時刻合わせをした時計、観測者を配置します。

　静止系に空気槽を置き、同じように棒・光源・時計観測者を配置します。空気槽は、光を照射すると同時に速度Vで移動するとします。

　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１５

ｔ₀＝0で光を照射し、t₁＝Ｌ／Ｃａ（Ｃａ：空気の光速度）時間後の光の状態を考察します。この時、実像と虚像が明確に判別できるように光源は連続で照射します。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１６　

　連続で光を照射しているので、赤色で示した光（光束）は、光を照射してからt₁＝Ｌ／Ｃａ時間後の光（光子？）がすべてある状態で、実際に観測される光の実像です。

　そして、t₁＝Ｌ／Ｃａの時間の瞬間に写真を撮れば、OはPの光をPはOの光を赤で示した１本の光の光束としてとらえることができます。

　PはOの光を観測するとZ軸上から出た光が、棒の端に到達しているピンクの軌跡（象）として捉えることができます。

Ｌ／Ｃａの時間に写真を撮れば、PはOの移動した棒の端から出た光がもう一方の端に届く赤色で示した光の光束を撮ることができ、OはPの移動した棒の端から出た光がもう一方の端に届く赤色で示した光の光束を撮ることができます。

ピンクで示した光の軌跡は瞬間の写真では、全体像を撮ることができません。

　しかし、写真のシャッターを開けたままにすれば、このピンクの光の像を捉えることができます。

　では、Oはこのピンクの軌跡を認識できるのでしょうか？

　認識できるとすれば、Oは赤色で示した実際の光である長さLの光の光束とピンクで示した長さ（Ｌ＋ＶＬ／Ｃ）の軌跡を認識することになります。

　このピンクの生成（移動）速度は（Ｃ＋Ｖ）になり、虚像であることが判ります。

　認識できなかったら、ＯはＰが照射した光の実像を認識できるので、認識できないことは虚像と判断できるのです。

　アインシュタインは、運動系や静止系の光の状態を考察することなく、このピンクの軌跡（虚像）のみに着目し、これに光速度不変原理を適用し、特殊相対性理論構築しています。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１７

　運動系や静止系の光の状態を光の連続照射により、静止系と運動系の光そのものが明確になり、運動系の光は、軌跡とは別の光（実像）であることが明確になったのです。

　Oにとって速度（Ｃ＋Ｖ）で移動する光の軌跡（虚像）、これを運動系の光として光速度不変原理を適用したアインシュタイン。

これでも特殊相対性理論は存在しますか？

　特殊相対性理論など存在しないのです。

　運動物体の時間の遅れや収縮など存在しないのです。

物理学者の皆さんの反論をお待ちしています。

追記

　【運動する棒の時計の同期の算数的な見方】

　運動する棒の両端に時計を置き、光で時計の同期を行うと

　　t₁－t₀＝Ｌ／（C－V）、　　t₂－t₁＝Ｌ／（C＋V）

になるが、この得られた式を算数的（数学的）な見方をし、移動する棒から見ると速度（C－V）と（C＋V）の光が長さLを移動する時間となる。

　これは、光を音（速度＝S）に変え、運動する棒の時計の同期を行うと

　　　t₁－t₀＝Ｌ／（S－V）、　　t₂－t₁＝Ｌ／（S＋V）

が得られるが、移動する棒に対する音の速度は、（S－V）と（S＋V）なので　同期の時間は、棒の長さを光の移動速度で除したにすぎないのである。

つまり、移動する棒に対する光の速度は、（C－V）や（C＋V）なのである。

算数的に見ると光速度不変原理には無理があるように思われる。

それでは、棒の移動速度に影響を受けない信号の伝達手段を使ったならばどうなるだろう。

　これについては、銅線を用いた電気信号・光ファイバーを使用した光や密閉したパイプ中の音など　運動する棒に対して常に一定の伝搬速度を持った信号手段を用いれば、運動する棒の時計でも同期ができる。

ここでは、光ファイバーを用いた時計の同期を見てみましょう。

長さLの光ファイバーの両端に時刻合わせをした時計を置きます。

そして、光ファイバーに光を照射し、時計の同期を行います。

　光ファイバー中の光速度は、２/３Cとして考察をします。

                                   図－１１

 最初に、光ファイバーの棒が止まっているとき、時計の同期ができるかを見てみましょう。

                                 図－１２

時刻で光を照射し、時刻ｔ₁でもう一端に光が到達し、時刻ｔ₂で光が戻ったとします。

　ｔ₁－ｔ₀＝ｔ₂－ｔ₁＝Ｌ／（３／２Ｃ）

となり、時計が同期できることが判ります。

                               図－１３

次に光の照射と同時に光ファイバーを速度Vで移動し、時計の同期を行います。

ｔ₁－ｔ₀＝ｔ₂－ｔ₁＝Ｌ／（３／２Ｃ）

が成り立ち、時計の同期ができることが判ります。

　棒が移動しても移動速度に影響を受けない信号の伝達手段を用いれば、時計の同期はできるのです。

　次に、静止した光ファイバーを置き、その光で移動する長さLの光ファイバーの同期を行ってみましょう。

　この時、静止した光ファイバーの中に時計を設置した長さLの棒を置き、光の照射と同時に速度Vで移動し、この棒の時計についても同期を行ってみましょう。

                               図－１４

光ファイバーの時計については、

ｔ₁－ｔ₀＝Ｌ／（３／２Ｃ－Ｖ）、　ｔ₂－ｔ₁＝Ｌ／（３／２Ｃ＋Ｖ）

となり、時計の同期ができないことが判ります。

また、棒の時計については、

ｔ₁－ｔ₀＝Ｌ／（３／２Ｃ－Ｖ）、　ｔ₂－ｔ₁＝Ｌ／（３／２Ｃ＋Ｖ）

となり、時計の同期ができないことが判ります。

　移動する光ファイバーの移動速度の影響を受けない光では棒の同期ができ、静止系の光ファイバーの光では移動する棒に対する往復の光路の速度が違うからできないだけなのです。

そして算数的に見てもＬ／（３／２Ｃ±Ｖ）は、距離Ｌを速度で除した時間なので往路と復路の光速度は違う値なのです。

その１からの続き

光速度不変原理に関しては、物理学者さんが見落としている有益な実験が行われていました。それは、フィーゾーの実験（フィーゾーのじっけん）でアルマン・フィーゾーにより１８５１年に行われた、流水中の光速度を測る実験です。

当時の物理学者はエーテル理論にこだわり、随伴という考え方をしていたようです。

実験は下記の図のような装置を使って行われました。

流水中の光速度に影響を与えると考えられる因子は、圧力・流水の状態（層流・遷移流・乱流）・温度などが考えられますが、当時の実験でそこまでの配慮がなされたかは疑問に感じ、実験精度には信頼を置いていません。

しかし、光速度が流水の影響を受けると考えて私の考え方を示していきます。

　　　　　　　　　　　　　　　　図－６

　真空・空気・水・塩水・液体などは、それぞれ固有の光速度があります。

　そして、それぞれに対応した光の波動方程式が存在します。空気・水・塩水・液体は、この違った波動方程式に対応した別々の媒体としてとらえることができないのだろうか？

　この観点からフィーゾーの実験を見てみましょう。

　宇宙空間に図に示すような巨大な水槽を静置したとします。

　水槽の中には、図に示すような循環する部分を置き、流水と静水での光の測定を行ったとします。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－７

　下図のように静止した水と流水部分を比較します。

　フィーゾーの実験に加え移動する光源・観測者の光も考察します。光は前述のように、連続して照射するものとします。

　この時、ついでに速度Vで移動する地球に水槽を置き、静止系から地球の光の状態も見てみましょう。　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－８

　静止系のＬ／Ｃ時間後の光の状態を図－９に示します。

　Ｉから出た光は、水中での光速は225,000 km/SなのでLには到達しないで　約0.75Lの地点に到達し、光速の長さ（光の移動距離）は0.75Lになります。

　ｍから出た光の光束の長さは0.75L+VＬ／Ｃになります。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－９

　ｎから出た光はＩの光の速度よりも遅いので光束の長さは、Ｉが出した光速より短くなるので0.75L‐αとします。

　Oから出た光の光束の長さは、ｎから出た光に移動分を足した長さなので　0.75L‐α＋VＬ／Ｃとなります。

　静止系に対して運動するｍとOの光束の長さは、同じではありません。

O視点で見ると水は静止した状態になり、流水とともに静止系にたいして速度Ⅴで移動してることになります。

　地球での光速度を考えた場合、静止系に対して流水と同じ速度で移動しているので地球のPの光速の長さは、0.75L‐α＋VＬ／Ｃにほぼ等しいと考えることができます。　

静止系に対して運動する光源の長さは、

　　ｍ：0.75L ＋VL／C ＞O：0.75L‐α＋VL／C ≒ p：0.75L‐α＋VL／C

になります。当然のことながら波動方程式も違います。

静止系に静置した水槽を移動する光源の光と流水など水が移動する系の中を移動する光源の光では、挙動が違うのです。（光速度不変原理❓）

アインシュタインは、真空系でｍの光を運動系の光としましたが、真空以外の光の媒体で考察するとｍは運動系の光でなく、系を形成していない媒体を移動する物体なのです。

これを音に例えるとＩは地上に設置したスピーカーの音、ｍは地上を移動するスピーカーの音、Ｐは移動する列車内のスピーカーの音になります。ｍを運時系として扱うことはありません。

当時、エーテル理論が主流だったので速度Vで宇宙空間を移動する光も地球を移動する光も同じエーテルを速度Vで移動する光ととらえることができました。そして、mを運動系とみなしました。

しかし、真空以外の光の媒体を使用することにより運動系の光とｍの光は別物であることが判りました。

次に、空気について見てみましょう。

フィーゾーの実験では、空気では流速が十分でなく、流速の影響が観測されなかったが、流速を早くすれば、光速度に影響を与えると考えられています。

水と同じような考察を図－１０でしてみましょう。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１０

　Iから出た光は、空気中での光速は299,700km/SなのでLには到達しないで　約0.9991Lの地点に到達し、光速の長さ（光の移動距離）は0.9991Lになります。

　しかし、0.9991L≒LなのでLとして考察を行います。

　ｍから出た光束の長さはL+VＬ／Ｃになります。

　ｎから出た光はIの光の速度よりも遅いので光束の長さは、Iが出した光速より短くなるのでL‐αとします。

　Oから出た光の光束の長さは、ｎから出た光に移動分を足した長さなので　L‐α＋VＬ／Ｃとなります。

　静止系に対して運動するｍとOの光束の長さは、同じではありません。

　地球での光速度を考えた場合、静止系に対して移動する空気と同じ速度で移動しているので地球のPの光速の長さは、L‐α＋VＬ／Ｃにほぼ等しいと考えることができます。　

静止系に対して運動する光源の長さは、

　　ｍ：L ＋VＬ／Ｃ ＞O：L‐α＋VＬ／Ｃ ≒ p：L‐α＋VＬ／Ｃ

となり、速度Vで移動する光源からＬ／Ｃの時間での光の移動距離に2種類あることが判りました。ここでも波動方程式は違っています。

静止系に静置した空気槽を移動する光源の光ｍと空気が移動する状態の光Oや地球にある空気の光Pでは、挙動が違うのです。

そして、地球を静止系にした時、静止した観測者は空気の波動方程式の伝搬速度しか測定できないのです。

これが、マイケルソン・モーリーの実験において見られた結果です。

アインシュタインは、エーテル理論的な考え方でｍの光束を運動系の光とし、その長さL ＋VＬ／Ｃに光速度不変原理を適用し、ローレンツ因子は計算されています。運動系の光としてｍの光束の長さをとった時とPの光束の長さをとった時では全然違う値になるのです。

運動系の光は、静止系の波動方程式の場を移動する光でなく、気流や地球などの移動する系の別の場の波動方程式を移動する光を使うべきだったのです。

　光速度不変原理は、宇宙空間の光の伝搬速度と地球の光の伝搬速度から類推された考え方です。

宇宙空間や地上を移動しながら光速度の測定をしなければ、エーテル風の影響は測定できないのです。

それでも光速度不変原理・特殊相対性理論は存在するのでしょうか？

　最後に、流体中の光速度の正確な実験か測定機を移動した光速度の測定が行われ、光速度Cよりも早い光速度C＋Vが測定され、特殊相対性理論が打破されることを期待しています。