光速度不変。

質問

光速度不変の原理を原理ではなく帰結として導出するとしたら、何を原理とすれば、導けますか。

回答No.5

shiara

光速度不変の代わりに速度に上限があると仮定してもローレンツ変換式が得られますので、そこから光速度不変が得られます。具体的には、相対性原理のみを仮定して慣性系の間の座標変換を求めると、未知の係数が残ります。ここで、速度の合成の式を求めて速度に上限があるとすると、未知の係数が求まります。

回答No.4

leo-ultra

(古典）電磁気学の元であるMaxwell方程式

この方程式から電磁波（光）の波動方程式が導出される．
波動方程式なので，光の伝搬速度が式に入っている．
これが常にCになる．

別の慣性系でみてもC．（ここでローレンツ変換を使ってしまっているような気もするが．）

回答No.3

bardfish

http://plus.harenet.ne.jp/~eijun/file04.pdf
こちらに書かれていますが、高速度の原理は観測結果から導き出した法則。つまりはこじつけのようなモノだから光の速度が不変であるという証明にはならない。
※と、アインシュタインが言っていたと読むことが出来る･･･

光の速度を「移動速度」と考えるから混乱するのではないでしょうか？
「移動」ではなく「伝播」と考えては如何ですか？
要は、前提を間違えていればそこから導き出されたモノ全てが間違いである･･･と言えませんか？

伝播には触媒となる何かが必要。
宇宙空間には「なにもない」。
というのが一般的ですが、もしかしたら雨中空間には解明されていないなにか(ダークマターとも呼ばれている)があり、それを触媒として伝播しているのかもしれない。
観測結果から導き出した方程式では説明できない現象が観測されればそれまで正しいと言われていた方程式を根本から構築し直されてきた･･･の繰り返し。予測し検証実験を繰り返して理論や原理の説の正しさを証明してきた。説では説明できない連勝結果が判明いたら新たな予測を立てて再度実験･･･の繰り返し。

だから、現在の物理学などはまだまだ途上。
現在の原理や法則は結果ありきなのです。
そのことを忘れないでください。

疑問を持つことは大切です。
疑問の中から新たの法則や方程式が導き出され、他の研究者が正しさを証明したり矛盾点を見いだせなければ正しいと認められる世界。

ブラックホールの存在を見いだしたのはインドの物理学者だったかな？
相対性理論から恒星の大きさと重力の関係を計算していたら光すら吸収してしまう存在を肯定するような結果しか出てこなかった･･･だったかな？
ブラックホールの存在がほぼ間違いないという観測結果が発表されたのはそれから５０年以上後のこと、だったと思います。
※理論が先行して観測結果が後になる。そういうケースもあるという事です。

補足

わかりにくくてすみません。

この質問は、相対性理論の何かの帰結を原理として、そこから光速度不変は数学的に導出できるかという質問です。できるなら、やって見せてください。ただそれだけです。

回答No.2

Nakay702

＞光速度不変の原理を原理ではなく帰結として導出するとしたら、何を原理とすれば、導けますか。
⇒「光速度不変の原理」は実験と観測から分かったことで、いわば、長さに関する「メートル原器」のようなものではないでしょうか。つまり、電磁気の属性に関する「物理定数」で、原理や仮説を立てて導かれるような性質のものでないからこそ原理なのだと考えます。このように「原理を導く原理」を尋ねるのは、あたかも「うさぎはなぜうさぎと言うのか」と問うようなことにも似て、如何とも説明のしようがないことのように思われます。
「光速度不変の原理」が原理であればこそ、逆に、これをもとにして別の仮説を立てることが可能になるわけで、例えば、アインシュタインは「特殊相対性原理」とこの「光速度不変の原理」を組み合わせて「特殊相対性理論」を構築したしたと言われます。

補足

どこかに数学的な理由を問えない原理があるのが理論です。理論の帰結は、原理をもとに数学的に演繹されます。

ここで、
理由を問えない原理は、光速度不変にもってこなくても、特殊相対性理論の帰結のうちのどれかを理由を問えない原理と置けば、逆に光速度不変はその原理から、導けると想像します。なぜなら、原理と帰結は数学的につながっているからです。

ならば、特殊相対性理論の帰結のうちのどれを原理にすれば、光速度不変は導けるかという趣向です。

回答No.1

kon555

原理というか、「マイケルソン・モーリーの実験」をはじめとする各種の光速度測定実験の結果から導かれています。

補足

質問の意味は、どんな原理を立てれば光速度不変は数学的に導出できるかという意味です。

例えば「特殊相対性原理」と「ローレンツ変換」を原理にすると、光速度不変は導けるか、とか。