高1です。この文の分かりやすい解説をお願いします！！

質問

http://homepage1.nifty.com/tac-lab/history.html

このサイトの、青い球体が動いている図のすぐ下の文節の、アインシュタインの「光の速さは観測者の運動に関わらずに一定である」という言葉の意味が考えたのですがよく分かりません。
また、その実験結果の＜運動する時計がどんどん遅れていくこと＞の意味もまたよく分かりません。
どなたか解説をお願いします！！

回答No.9

moby_dick

「相対光速が変わること」を、すっきり説明します。

地上を速さ１ｃで進む光を、新幹線で観測することを考える。
地上で、
光→１ｃ・・・・・・新幹線（観測器）

新幹線が止まっていれば、
光と新幹線の相対速度は１ｃ。

新幹線が速さｖで向かって来れば、
光と新幹線の相対の速さは、１ｃ＋ｖ。

光を海の波のようにイメージして、小学生で分かること。

（松坂の投げた球速150キロの球（光の1点に対応）を、新幹線上の松井が向かえ打つのと同じ。
松坂の投げた球→150キロ・・・・・・ｖ←新幹線上松井

球と松井の相対の速さは、150キロ＋新幹線速さｖ。）

波が新幹線上の観測装置に、１ｃ＋ｖ速さで入っていくので、
つまり、相対速度変化なので、
ドップラー効果の振動数は高くズレて現れ、

小学生が図形的に考えて理解できる。

「相対光速変化」は、明確。

物理学者は、こういう事実を無視し、
理不尽に「相対光速不変」を信仰しているだけ。

回答No.8

kazu3298

自分が理解出来ない事はウソだと思う人は居るのですが、理解できる出来ないで、真実が変わるわけではありません。
　地上からであろうが、月面からであろうが、運動しながら観測しようが、光の速度は変わりません。理解出来る出来ないではなくて、実験の結果として観測されています。色が変わっても、目に見えない電磁波でも速度は変わりません。
　質問者さんは分かると思いますが。

回答No.7

moby_dick

＊「光速不変」が、実験に反する馬鹿げていることの説明

地上で、地上の光源からの緑色の光(1)の速さを、１ｃと測定する。

走る新幹線上で、新幹線上の光源からの黄色の光(2)の速さを、１ｃと測定する。

その緑色の光(1)と黄色の光(2)の速さは、同じではない。
光速不変ではない。

つまり、
地上で、緑色の光(1)の速さは１ｃ。

地上で、黄色の光(2)の速さは、[１ｃ±新幹線の速さ]。
（黄色の光(2)について、地上でドップラー効果の振動数ズレが現れ、その観測でこのことが確認できる。）

回答No.6

91091

Ｃの人から見て、Ａは１５万ｋｍ／ｓで遠ざかっている、Ｂは１５万ｋｍ／ｓで近づいているとします。
Ｃの人から見て、ＡとＢは秒速３０万ｋｍ／ｓで近づいているように見えますが（距離÷時間）、ＡやＢの人たちにとっては、４／５×３０万ｋｍ／ｓの速度で近づいているようにしか見えないということです。
Ｃの人からみてどんなにＡやＢが速度を上げても、ＡやＢの人にとっては決して３０万ｋｍ／ｓ（光速）を超えているようには見えません。

速さを持っている物体が近づいてくる場合、相手の時間が遅れているということに起因があります。
なぜ、時間が遅れるかということについては、たいていの本では、慣性の原理と光速度不変の原理から、ｘ´とｔ´を定義することによって直接ローレンツ変換式を導出しています。でも、あまりに原理と割り切っているため、最初はキツネにつつまれた気分だと思います。

速度を持っている物体は質量が増大することから出発すると、少し納得に近づくのではないかと思います。
速度を持っている物体は、
　ｍ＝ｍo／√（１－ｖ^２／ｃ^２）となります。
つまり、速度を持っている物体の質量は、静止している時の質量より大きくなるのですが、電磁気で、電荷が速度を持っている場合に、電荷が与えるポテンシャルは、電荷が増大して見えるという状況に似ています。（リエナール-ウィーヘルトのポテンシャルのこと）
質量を定義する場合は、はかりに載せて計るか、力を与えて加速度を測るかすると思いますが、速度を持っている物体の質量を定義するというのは、微妙な問題であるということを感じてもらえると思います。ともあれ、速度を持っている物体は質量が増大して見えるわけです。質量が増大するということは、慣性が増えるということですから、その動きは一様に遅れると考えるのは自然だと思います。その結果時間が遅れるのと同等なことになります。質量のない電磁波はどうかということについては、正直わかりません。電磁波も質量も結局エネルギーと同等ということですから、どこかで結びつきがあるのかもしれません。

以上、私の暴論でした。

回答No.5

kazu3298

続きでは書けなかったのですが、なぜそのように言えるのかって、それは、純粋に実験の結果なのです。これを実際に実験しようとすると大変ですが、１キロ四方くらいのスペースがあれば、中学生くらいでも、出来ない事ではないです。それを実際に実験して結果を確かめた人は居るわけです。科学というのは、論理で推し進める方法（頭で理解する）と、実験によって確かめるという方法があるわけです。これは、マイケルソン・モーレイの実験によって確かめられています。むしろ、その実験の結果をどのように説明するかという事で相対性理論が生まれたという事です。

　なお、この分野においては、自分が理解できない事を妄想などと思う方が多いのは事実です。これはすでに科学によって証明された事です。相対性理論は間違いという事はありません。自分が天才であるにもかかわらず理解出来ない事は間違いだと思う人は多いです。すでに、相対性理論によって証明された成果は日常に溢れています。いまさら否定する事は出来ません。

参考URL：

http://maverick.riko.shimane-u.ac.jp/Relativity/Sec1/node6.html

回答No.4

bomb77

何かの本で読んだのですが。

1)No.1さんのおっしゃる現象は昔からあり実験でも確かめられていました。
静止している人の前を右から左へ100km/hで車が走行している時、同方向へ30km/hで走行する車からは70km/hで見える。逆方向に50km/hで走行する車からは150km/hで見える等です。

2)18世紀頃から光の研究も盛んになり光速は約30万km/sと測定されました。
しかし青い玉の箇所にもあるように地球は1400km/hと速い速度で自転しているにも関わらず、どの方向から来る光も同じ速度で測定されました。
これは1)と矛盾しますので多くの科学者が再実験を行い間違いを探しましたが1)も2)も正しいと結果が出て頭を悩ませました。

その時アインシュタインは「多くの科学者が実験をした結果なので1)も2)も正しいのだ」と仮定しました。
これが「光の速さは観測者の運動に関わらずに一定である」です。
では1)と2)のどこが矛盾なのかと考えた結果、速度＝距離÷時間ですが距離(1m)や時間(1s)は不変の物でなく変化するものと考え特殊相対性理論を構築したと書かれていました。
＜運動する時計がどんどん遅れていくこと＞も易しく解説されていましたが、うろ覚えなので回答は省かせて頂きます。

回答No.3

moby_dick

＞アインシュタインの「光の速さは観測者の運動に関わらずに一定である」という言葉の意味がよく分かりません。

「光の速さは観測者の運動に関わらずに一定である」は、別のところに書いたように、
「一つの光の、万物に対しての相対速度が、１ｃだ」と言う根拠のない考え、妄想です。

妄想ですから、誰にも意味は分からない。

とにかく、
一つの光の相対速度が、新幹線に対しても、ジェット機に対しても、ジェット気流全体に対しても、その気流の各空気分子それぞれに対して個々に、１ｃだ、と言うこと。

＞その実験結果の＜運動する時計がどんどん遅れていくこと＞の意味もよく分かりません。

本当のことは、運動する時計も、どんな時計も時間はｔで同じです。

相対論の数式は、運動する時計の時間はｔ´と計算します。
ｔ´は、ｔよりどんどん遅れます。

しかし、運動する時計は時間ｔで針が指し、ｔ´など何処にも存在しない架空の幽霊と言える。

時計自身が「本能寺の変」の時ｔを指して、その事件が起きているのに、幽霊時間は「大化の改新」の時間ｔ´な訳。

（なお、運動する時計の相手のこっちの時計でも、時間ｔで針が指し、何処にも存在しない架空の幽霊時間ｔ´が遅れる。
（双子のパラドックス））

回答No.2

saaya_holic

速度=距離/時間というのは速度が真空中の光速(≒300,000km/sec)よりはるかに遅い場合に近似的に成り立っているに過ぎないのです。
参考URL参照。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%89%B9%E6%AE%8A%E7%9B%B8%E5%AF%BE%E6%80%A7%E7%90%86%E8%AB%96

回答No.1

kazu3298

まずは、光の速さではなくて考えてみてください。例えば、複線の電車でお互いに時速50キロとかですれ違った場合、自分が停止いると考えた時、相手は時速100キロで運動しているように見えますよね。
　光号の場合は本当は秒速30万キロですが、仮に時速250キロで考えましょう。それは平行して走っている在来線から見ても線路上を直行して走っている高速道路上の車から見ても線路脇に突っ立って眺めてる人から見ても同じ速度だという事です。
　光の速さが一定だとすると、物の長さや時間が縮んだりしないと割りに合わないですよね。

お礼

ご返答ありがとうございます。
しかし、「光号の場合～いう事です」の部分がなぜそういえるのかわかりません。
もしよければ、言い換えた説明をお願いします！