２０世紀最大の物理学の誤りを犯したアインシュタイン （エーテル風は存在する）

　前ブログで「静止系を移動する点は、同期できる」という投稿を行った。この投稿で、物理界で特殊相対性理論的な考え方が否定されると考えていたが、そう簡単にはいかないようである。
　そこで、再度（？）静止系を移動する棒（点の集合体）に設置した時計の同期について考察し、運動系の時間は静止系と一致していることを説明します。
　そして、系の光の状態を考察し、エーテル風が存在し、ただ単に系と系外の光の区別と認識ができず、運動系のエーテル風は静止系に対する相対速度（？）で静止系内の事象とは無関係という認識ができなかったために特殊相対性理論的な考え方が出てきたことの説明を行います。

　アインシュタインは、論文「運動物体の電気力学」の中で同期という手法を用いて静止系の同時と時計の同時刻を定義している。
　これは、特殊相対性理論の根本となる重要な定義である。
この定義について簡単に説明を行う。
静止系のA・B点に時刻合わせをした時計を置きます。
　時刻ｔ₀にA地点より光を照射し、時刻ｔ₁に光がＢ点に到達し、到達したと同時に鏡で反射され、時刻ｔ₂に光がA地点戻ったとします。
　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　 　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１
　　　ｔ₁－ｔ₀＝ｔ₂－ｔ₁
の関係が成り立つとき、これらの二つの時計は同期（同時刻）していると定義し、静止系の同時刻と時間を定義している。
つまり静止系のどこの地点をとっても時間は同じということを表している。
　この同期の手法を使って、アインシュタインは、論文の「２．長さと時間の相対性」で、運動系の同期の光を静止系で観測し、観測される光の虚像に静止系で光速度一定の原理を適用し、系間の同時性と同時刻の否定を行っています。
　アインシュタインの論文を考察する前に、静止系を移動する点（時計をつけた）について、同期できるかどうかどうかなどを検証してみましょう。　　　　　　　　

　　　　　　　　　 　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－２
　Z軸上の時計の時刻t₀にＬ地点より速度Ⅴで移動する点に向けてZ軸上より光を照射し、点の時計の時刻t₁に光が点に到達し、反射されてZ軸に向かい、Z軸の時計の時刻t₂に戻ったとします。この時、
　　　ｔ₁－t₀＝t₂－t₁
となり、時計の同期ができ、光が点に到達したときの点の時計とZ軸上の時計は同期でき、二つの時計の時刻は、同時刻になることがわかります。
　同期という手法は光を出した位置に光を戻せば、必ず成り立ちます。そして、運動する点の時刻は常に静止系の時刻と一致していることがわかります。
　次に移動する棒（点の集合体）の同期についてみてみましょう。
　棒の両端とZ軸上に静止系で時刻合わせをした時計を設置した長さLの棒があります。

　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－３
　静止系の時刻t₀＝０に、Z軸上から棒の端のBに光を照射するとともに、棒を速度Vで移動します。

　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－４
　棒についている時計の時刻t₁に光がB'点に到達したと同時に、光は鏡で反射され、時刻t₂に光がZ軸に戻ったとします。
　この時、t₁－t₀＝t₂－t₁＝L/（C－V）の関係が成り立ち、棒のB‘点の時計と静止系のZ軸上の時計の同期ができることがわかり、棒に設置した時計と静止系の時計は同時刻であることがわかります。
　また、静止系に設置したB‘と同じ地点（L+VL/（C-V））の時計の時刻もL/（C－V）となり、時刻が一致しているのがわかります。
　次に棒のAに設置した時計にも注目してみましょう。

　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－５
　Aの時計に関しては、－L点（Aの反対に長さLの棒がある状態）より、時刻t₀＝０に光をAに照射し、棒についている時計の時刻t₁に光がA‘点に到達したと同時に、光は鏡で反射され、時刻t₂に光が－L点に戻ったとします。
　この時も、t₁－t₀＝t₂－t₁＝L/（C－V）の関係が成り立ち、静止系の－L点の時計とA’の時計が同期でき、同時刻であることがわかります。
　静止系の－L点の時計の時刻とZ軸上の時計は共に静止系の時計なので同時刻でA’・B’の時計に光が同じ時間で到達し、同期できるので移動する棒のどの位置の時計も静止系の時計も常に同時刻なのがわかります。
　アインシュタインの論文の中で最初に定義した大前提となる手法を用いて運動系と静止系の時間（時刻）が一致することが証明されたのです。
　そして、運動する棒（運動系）の時間の遅れや位置による時間の差などないことが判ったのです。
　アインシュタインは、論文の中で運動系の光の虚像に静止系で光速度一定の原理を適用し、系間の同時性や同時刻の否定を行っています。
　これは、アインシュタインの理論展開で瑕疵があり、間違った結論を導き出したと考えることができます。
　固定エーテル理論の時は、地球は宇宙を移動するただの棒であり、地球で光速度の測定をすれば、エーテル風の観測ができると考えられていた。しかし、マイケルソン・モーリーの測定結果はこれを否定するものでした。
　そして、当時の物理学者は、エーテル風とマイケルソン・モーリーの測定結果を結び付けるためにローレンツは収縮による時間合わせを考え、アインシュタインは、系の考え方を取り入れ、論文の「３.座標と時間の変換理論」でアインシュタインは、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求め、座標変換をしようとしています。
　アインシュタインが系の考えを取り入れた段階で、エーテル風は地球系外で起きる宇宙の光の相対速度とみるべきだったのです。
　そして、地球系内から系外の光の移動速度の計測や地球の系外に棒を貼り付け、棒に対する系外の光の移動速度の測定するべきだったのです。
　アインシュタインや物理学者さんは、エーテル風と地球の系内の光の関連性にとらわれ、系内の光の計測結果とエーテル風は無関係ということの認識ができなかったようです。
　エーテル風と系内の測定結果は全然関係のない事柄なのです。
　これについて　その当時考えられていたエーテル風と実際の光の状態を考察しながら　何が間違っているのかを説明します。
　地球上の光の伝搬物質を考えてみましょう。ガス（空気）・水・ガラス・etc.などがあり、それらの物質は、真空とは異なる光の伝搬速度を有しています。
　そして光の波動方程式を考えたとき、これらの物質の波動方程式は、真空の波動方程式とは異なるものとなります。真空の波動方程式とは異なる物質が真空中を移動しているのです。

　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－６
　地上から見るとこれらの物質は静止しているので、個別の波動方程式に従い、光はCa（空気中の光速度）・Cw（水中の光速度）・Cg（ガラス中の光速度）などの光の伝搬速度で移動します。
　そして、これらの波動方程式を考えたときに、宇宙空間・空気・水・ガラスの波動方程式はそれぞれ独立していて、地上での空気中の光速度は、どの方向でも一定の値を取る（マイケルソンモーリーの結果が得られる。）と考えることができます。
　このことを念頭において、宇宙空間を移動する光が、地球を静止系としてどのように観測できるかを見てみましょう。
　この時、光の状態がよくわかるように光を連続して照射し、また光の波動数にも着目して行います。光の波動数は、大きすぎるのでここでは、L進む間に4波動になるとして使用します。

　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－７
　宇宙空間を進む光が、地球に侵入する場合と地球の外を進む場合について地球を静止系にしてみてみましょう。
　この時、地球と同じ動きをする棒を地球の系外に張り付け、棒（棒も静止系）に対する光の動きも観察します。

　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－８
　L／C（≒Ca）時間後に地球の外を進む光は、Z軸に対して（L+VL／C）の距離を移動します。　これが、いわゆるエーテル風の影響を受けた宇宙空間を進む光なのです。
　そして、この系外の光は、地球に対する相対速度なので地球系内の観測結果とは無縁の物なのです。測定するときは、地球から系外の光の移動状態の観測や地球に張り付けた棒での測定が必要になります。（宇宙空間に棒を置き、そこでエーテル風の影響を調査するなど。）地球系内でこの光を直接測定することはできないのです。
　真空の波動方程式と地球の物質の波動方程式はそれぞれが独立しているのです。波動方程式間の関係など存在しないのです。
　運動系の光の事象は静止系内とはまるっきり無関係なのでアインシュタインが行ったような運動系の事象と静止系の事象を結び付けた座標変換などできないのです。
　ただ単に、運動系の光は相対速度（C＋V）を持っていると認識するだけなのです
　地球に侵入する光は、空気やガラスなどの物質の波動方程式で決まり、移動距離はCaL／CやCgL／Cになります。そして地球に侵入する光の波動数は、図では５個ですのでここでドップラー現象が起きているのです。この変化は、光速度が非常に大きいことと波動数が非常に大きいため、認識できないくらいの変化です。
　波動数４個の物と５個の物では波動関数も違ってきます。波動関数がガリレオ変換で不変ではないのは、当然の事柄なのです。
　次に、地球系内の光と系外のエーテル風が、まるっきり関係ないことの説明をします。

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－９
　図－９のように、地球を静止系にし、宇宙空間を移動する光、地球の系内の光源の光、地球の系外で地球に張り付けられた棒（宇宙空間を地球と同じ状態で移動する棒）の光源の光についてみてみましょう。

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１０
　Ｌ／Ｃａ時間後に、地球系内の光はＬ移動します。
　棒の光源の光は、（Ｌ＋ＶＬ／Cａ）移動し、移動速度(エーテル風)とドップラー効果の影響を受けます。
　宇宙空間の光は、（Ｌ＋ＶＬ／Cａ）移動します。
　地球系内が静止系ならば、地球と同じ動きをする系外の棒も静止系です。同じ静止系でも系内と系外では照射した光の挙動が違ってきます。
　次に、宇宙空間の移動速度を２倍にして、光の状態がどのようになるのかを見てみましょう。

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１１
　Ｌ／Ｃａ時間後に、地球系内の光はＬ移動し、速度の影響を受けません。
　宇宙空間の光は、（Ｌ＋２ＶＬ／Cａ）移動し、速度（エーテル風）2倍の影響を受けます。
　棒の光源の光は、（Ｌ＋２ＶＬ／Cａ）移動し、速度の２倍の影響とドップラー効果の影響を受けます。
　地球の系内の光は、運動系の速度が２倍になっても何ら変化することがなく、影響を受けるのは、系外の棒（静止系）に対する速度の影響です。
　つまり、エーテル風と地球系内の光の速度に関係性など存在しないのです。
　ローレンツは、マイケルソン・モーリーの実験結果がエーテル風の影響を受けないのは、移動する物体が収縮するからだとして移動時間の整合性（？）をとろうとしてローレンツ変換を提唱しました。固定エーテル説が主流だったので、地球をただの棒としてみることができるので、この発想は間違っているが、理解することができます。
　しかし、アインシュタインは、系の考え方を取り入れながら、系の光の状態の考察なしに座標変換をしようとしています。
　そして、運動系の同期の光の虚像に静止系で光速度一定原理を適用し、虚像の速度をCとして理論展開を行い、特殊相対性理論の構築を行っています。
　無関係なものから間違った考察で関係性を作った理論が、特殊相対性理論なのです。そのため、時空をゆがめないと関係性を作れなかったのです。
　次にアインシュタインの瑕疵についてみてみましょう。
　アインシュタインは論文の中で運動系の同期の光を利用し、その光の静止系で観測される虚像に静止系で光速度一定の原理を適用し、虚像の速度をCとし、同時刻の否定や運動系から静止系への座標変換を行っています。
　図－８に運動系の同期の光を継ぎ足し、同期の光の考察の間違いを指摘してみましょう。

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１２
ここでは、同期の光では右方向に進む光のみを考察します。

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１３
　L／C時間後に図－１３のような状態になります。
　波動が描かれている部分が実像部分です。
　同期の光は、実像部分と系の移動でできた出来た移動部分からなり、ピンクで示した矢印は静止系に光を投影した虚像なのです。
　他の光は実像だけでできた光の軌跡（赤の矢印）になります。
　宇宙空間を移動する光と地球の系外に固定した棒につけられた光源の光の移動距離（赤の矢印部分）はともに（L＋ＶＬ／Ｃ）になり、移動速度は（Ｃ＋Ｖ）になり、移動時間もL／Cになります。
　ピンクの矢印で示した同期の光の虚像の移動距離（静止系のZ軸に対する）も（L＋ＶＬ／Ｃ）になり、移動速度は（Ｃ＋Ｖ）で、移動時間はＬ／Ｃです。
　しかし、アインシュタインはこの光の虚像に静止系で光速度一定の原理を適用し、静止系で観測される移動速度をCとし、移動時間をＬ／（Ｃ－Ｖ）としたのです。
　実像の光でない虚像に静止系で光速度一定の原理を適用し、速度をCとしたのです。
　運動系の同期の光は静止系（地球・地球に張り付けた棒）に対する相対速度なので、地球から系外の同期の移動状態の観測や地球に張り付けた棒に対する動運系の光の移動事象のみの考察を行うべきで、地球の系内の光速度などまるっきり関係ない事柄です。
　アインシュタインは、同期の反対方向の光の移動時間にも静止系で光速度一定の原理を適用し、Ｌ／（Ｃ＋Ｖ）とし、Ｌ／（Ｃ－Ｖ）とともに運動系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求め、座標変換をしようとししました。
　運動系の光と地球の系内の光は無関係なのに、運動系の光の虚像に静止系で光速度一定の原理を適用し、座標変換するということ自体無意味な操作なのです。
　同期の光の移動時間Ｌ／Ｃを間違った考察でＬ／（Ｃ－Ｖ）やＬ／（Ｃ＋Ｖ）にして理論構築した特殊相対性理論などは存在しないのです。
　物理学者の皆さんは、系外の相対速度の測定には、系内の光の速度は関係なく、系外に張り付けた棒での観測が必要という認識がなく、エーテル風は、確実に存在すると考えることができるのでエーテル風とマイケルソン・モーリーの実験結果との整合性（？）をとる方法を模索したのです。（私見）
　アインシュタインが運動系の同期の光の虚像に静止系で光速度一定の原理を適用したのは、まさに系内と系外の光が無関係の認識ができずに理論構築したそのものなのです。
　間違った考察から導き出された理論なので、特殊相対性理論で使われているミンコフスキー時空図を見ればその矛盾を簡単に指摘できます。
　静止系に長さ２Lの棒を置き、その中点のMより光を両端のＡ・Ｂに照射すると同時に棒を速度Ｖで移動したとします。

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１４
　光はＡ点に先に到達し、次にＢ点に到達します。
　この状態を縦軸に時間をとり、光と点の移動状態を次のような境界線で図式化したものがミンコフスキー時空図です。

　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１５
　縦軸を時間軸とし、光の挙動を４５度の光の世界線とし、Ａ点とＢ点の挙動を点の世界線で表した図です。
　左方向に進んだ光は、Ａ点の世界線と交差し、この交差した地点の時間は、Ｌ／（Ｃ＋Ｖ）になります。右方向に進んだ光は、Ｂ点の世界線と交差し、この交差した地点の時間は、Ｌ／（Ｃ－Ｖ）になります。
　棒から見ると最初のＡ点Ｍ点の距離とＢ点Ｍ点の距離は同じなので光速度一定の原理で同時に光が着きます。運動系から見ると棒のＡ点とＢ点は同時刻なのです。（？）
　Ａ点とＢ点の世界線と光の世界線の交差点を結び同時刻線としています。
　そして、運動する棒の時間は静止系から見るとＡ点の時間は、Ｂ点の時間より進んでいるとしています。
　私は、光速度不変原理の解釈で棒のＡＢ点に、光が同時に到達すると思っていました。
光速度不変原理「互いに等速度運動をするすべての観測者からみて、光源の運動によらず真空中の光速度は常に一定の値をとるという原理」
　等距離にある地点の移動する棒には同時に光が届かない。
　この図では、片側だけの光だけに着目し、その時の反対方向の光には何も着目していません。左側の光がA点に到達したとき、右側に進む光で何が起きているかを見てみましょう。

　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１６
　左に進む光がＡ点に到達したとき、右に進む光は左側の光と同じ距離を移動し、Ｃ点に到達します。
　ここで同期の考え方を取り入れて左右の光の同期を行うと左右ともに
　　t₁－t₀＝t₂－t₁＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ）
となり、移動したＡ点とＣ点の時刻がともにＬ／（Ｃ＋Ｖ）になることがわかります。そしてその静止系の地点の時刻もＬ／（Ｃ＋Ｖ）になります。これをミンコフスキー時空図で見てみましょう。

　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１７
　ミンコフスキー図が正しければ、C点と光の世界線の交点は斜線の同時刻線上にあるはずですが、斜線上の同時刻線にはなく、Ａ・Ｃ点と光の世界線の交点を結ぶとⅩ軸に平行な線となり、運動する棒や位置による時間の遅れなどがないことがわかります。
　また、ミンコフスキー時空図では、光の出所が一か所だけです。静止系に時間合わせをした時計を静止系に置くとすべての時刻は同じ時間になります。下図のように光の照射地点を増やして同じ時間に光を照射し、Ｌ／（Ｃ＋Ｖ）の時間で同期を行ってみましょう。

　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１８
　Ｌ／（Ｃ＋Ｖ）の時間でＡ点から出した光はＥ点に、Ｂ点から出した光はＭ点に、Ｎ点から出した光はＢ点に到達し、光の同期ができます。
　この同期の光の照射状態と光の反射地点を図－１７のミンコフスキー図に加えてみましょう。

　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　図－１９
　Ａ点から照射された光は、Ｅ点の光の世界線とＢ点から照射された光はＭ点の光の世界線とＮ点から照射された光はＢ点の光の世界線と交差し、これらの交点を結ぶと静止系の時間Ｌ／（Ｃ＋Ｖ）上にＸ軸と平行になります。
　つまり、移動する棒は、時間の遅れなどなく、また棒の前後でも時間の遅れなどがないことが判ります。
　静止系を移動する棒には、静止系の光の移動速度の影響（エーテル風）があるので、同じ距離から違う方向に照射された光が同時に届くことなど存在しないのです。
　ミンコフスキー図は、都合の良い片側の光だけを使用して、都合の良い解釈で作られた虚偽の時空図なのです。

　運動系の光のエーテル風は存在します。しかし、このエーテル風は静止系に対する相対的な速度であり、系内の事象とは関係などないのです。
　系外で起きた事象を何も関係ない系内の事象に座標変換するにあたり、虚像を静止系に光速度不変原理を適用して導き出されたローレンツ因子など存在しないのです。
　特殊相対性理論で論じられている運動物体の時間の遅れ・収縮などは存在しないのです。

　皆様のご意見・反論をお待ちしています。