物理学者の間違っている常識 (新シリーズ7)

(「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。)


  物理現象と符合しない光速度不変原理


 光速度不変原理の矛盾をいろいろ指摘してきましたが、ここで、収縮による物理現象の矛盾とローレンツ因子導入の思考実験を考察して、光速度不変原理の矛盾を明確にしましょう。
 まず、収縮による物理現象の変化につて見てみましょう。
下図のように、静止系に距離LのAB点があります。A点から距離Mのところに、C点があり、B点から距離MのところにD点があったとします。
 CD間の距離はLになります。
        

                図-1
 今、C点が、A点に、D点がB点に速度Vで移動したとします。
 C・D点は、M/Vの時間で A・B点に到達します。
 次に、CD点に長さLの棒を置き、速度Vで移動したとします。   

        

               図-2        
 棒は、収縮するので、棒のD点がB点に到達したときに、C点は、A点に到達していないことになり、A点にC点が届いたときは、D点は、B点を通り過ぎています。
 棒に対する速度則の中心を棒の中央にすると、棒のCD点の速度則は、単に、点だけを移動したときと違う速度則持たなければなりません。
 物理法則が棒の移動では、変化することになります。
 点と棒を一緒に速度Vで移動すると、異なった動きをすることになるのです?($・・)/~~~
 このようなことが、特殊相対性理論の世界では、起きているのです。
 移動すると、物理の基本原理である速度則が変化するのでしょうか?
 私は、変化しないと考えます。
 これが、光速度不変原理より導かれた収縮によって起きる考えられる矛盾です。


 次に、ローレンツ因子算出における、思考実験での矛盾を指摘します。
 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-3
 ここで、原点とx´の距離をLとし、静止系と運動系の時計の時刻合わせをします。
時刻t₀・τ₀で 運動系の原点から光を照射し、速度Vで運動系の移動を開始します。 

           

                 図-4
 時刻t₁・τ₁で光がx’に到達し、反射されて原点に向かったとします。
 時刻t₂・τ₂で光が原点に戻り、さらに、反射されてx’に向かったとします。
 原点とx’の間で光を数往復させ、光がL移動したとき(x’と原点に光が到達したとき)の観測される各系の光の移動時間と原点の移動距離を見てみましょう。
 この時、アインシュタインの手法に沿って、静止系に光速度不変原理を適用し、軌跡の速度をCとして 原点の移動距離を算出します。
 光の移動距離L(原点⇒x')の時、運動系の観測者が観測する移動時間は、
  τ₁-τ₀=L/C
となり、原点の移動距離は、VL/Cを観測します。
 静止系の観測者が観測する時間は、
  t₁-t₀=L/(C-V)
となり、原点の移動距離は、VL/(C-V)を観測します。
光の移動距離2L(原点⇒x'⇒原点)の時、運動系の観測者が観測する移動時間は、
  τ₂-τ₀=2L/C
となり、原点の移動距離は、2VL/Cを観測します。
 静止系の観測者が観測する時間は、
  t₂-t₀=L/(C-V)+L/(C+V)
となり、原点の移動距離は、V{L/(C-V)+L/(C+V)}を観測します。
 さらに光を往復した状態を表-1にまとめます。


         表-1光の移動距離と原点の移動距離  

  

 運動系では、光の移動距離に対して、移動時間も原点の移動距離も直線的な動きをします。
 一方、静止系では、光の移動距離に対して、移動時間も原点の移動距離もギザギザな状態を観測することになります。
 L・Vに数値を代入して、グラフ化してみてみましょう。        

        

                 図-5
 運動系で観測される原点の移動距離は、直線になるのに対して、静止系で観測される移動距離は、ギザギザな線となります。
 原点の移動状態が、運動系の直線の傾きと違った直線になるならば、時間の遅れなどの理由付けができますが、ギザギザの線になるということは、観測結果が違うことが考えられ、他の系の軌跡の速度に、光速度不変原理を適用したために起こった現象と考えらえます。
 アインシュタインは、 表に示した静止系の観測者が観測する時間を使用し、原点を出た光がx´(L)に、到着する時間をx´/(c-v)
x´で反射された光が原点に戻る時間をx´/(c+v)
として(1)式にこの数値を引数として使用して(2)式を立てています。


   1/2(τ₀´+τ₂´)=τ₁´              ‥‥‥‥‥‥‥‥(1)


   1/2[τ(0,0,0,t)+(τ(0,0,0,{t+x´/(c-v)+
   x´/(c+v)})]=τ[(x´,0,0,t+x´/(c-v)] ‥‥‥(2)


 そして、(2)式を展開して、
 Ζ=φ(V)β(x-vt)
 β=1/√{1-(v/c)²}
を算出しています。
 速度Vで移動する原点の移動が、ギザギザの線になる時間を使用して、算出されたローレンツ因子を 展開した式(ローレンツ変換)が正しいと言われても、私は、この引数から導き出されたローレンツ因子を使用した事柄は、否定せざるを得ないのです。
 


 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。
 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。