アインシュタインの相対性理論について

質問

相対性理論について。
私は、相対性理論は完全に間違っていると思いますが、皆さんはどう思いますか。
相対性理論は次の二つの前提の上に気づかれた理論です。
１．光の速さは、光源の運動に関係ない。
２．光の速さは、どのような運動をしている観測者から見ても、一定である。

私は、上の１．は正しいが、２．は間違っていると思います。
運動している物体の速度は、観測者の運動速度によって異なるということは、力学の常識です。
それが、光の場合だけ、そうでないという理由がありません。

皆さんは、どう思いますか。

回答No.31

有木 巨智麿（@kothimaro）

その2
V慣性系では、定規自体もローレンツ収縮します。仮に定規の長さをCkmとすると、横に置いた時その長さはC*√(1－V^2/C^2)kmとなります。その距離をV慣性系ではCkmと測ることになります。上記の内面鏡は横の半径は実際にはC*√(1－V^2/C^2)kmとなっています。しかし、その長さを測る定規自体がローレンツ収縮するので、内面鏡の半径は縦も横もCkmと定義するのです。従って、V慣性系に居る観測者に、光は往復2Ckmの距離を2秒で帰って来たと観測されるのです。この為に、光速度は不変なのです。
故に、空間の変換式は
(2)x’=(x－Vｔ)/√（1－V^2/C^2）
(3)y’= y
(4)z’= z
となります。
しかし、今までの説明の通り、装置の往路と復路とでは光の相対速度は異なります。光の座標を、便宜上平面で(5)P=(x,y,z)=(Ct*cosθ,Ct*sinθ,0)と表します。V慣性系で光の進んだ時間は(1)t’=t/√(1－V^2/C^2)秒です。光の進んだ距離は、(6)√(x’^2+y’^2+z’^2)です。(6)に(2)(3)(4)(5)を代入すると
光の進んだ距離=(C－Vcosθ)t/√(1－V^2/C^2)km
となります。光速度は(6)光の進んだ距離÷(1)光の進んだ時間です。従って
光の相対速度=(C－Vcosθ)km/秒となり、光速度は不変ではないことが分かります。
従って、時間・空間・光速度の変換式は
(1)t’=t/√(1－V^2/C^2)
(2)x’=(x－Vｔ)/√（1－V^2/C^2）
(3)y’= y
(4)z’= z
(7)C’=(C－Vcosθ)
となります。これをCATBIRD変換と呼びます。
この相対速度の差を利用して、リングレーザージャイロ装置では、ロケットの進行方向の変化を計算しています。片道の光の相対速度も不変であれば、この装置でロケットの進行方向の変化を測定する事は出来ないのです。
光の相対速度の差を最初に測定したのは、マイケルソンとモーレーです。鏡を使い片道11ｍの距離を横方向と縦方向とに光を往復させました。縦方向の往復距離は22/√(1－V^2/C^2)ｍ・横方向の往復距離は22/(1－V^2/C^2)ｍです。2本の光は同時には戻らないことを確認しようとしました。しかし、予想に反して2本の光は、上記の仕組みにより同時に戻って来たのです。
以上の説明は、静止系があることが前提となっています。
現在の物理学では、「超ひも理論」が最も有力視されています。そして、宇宙を次の様に想定しています。
宇宙開闢の瞬間、宇宙は非常にエネルギーの高い状態にあり、個々の「超ひも」は自由に空間を動き回っていました。しかし、宇宙のエネルギーが、100GeVになった時、「超ひも」は相転移を起こし、網の状態に繋がって固定されたと考えています。相転移とは、水蒸気が冷えて氷となる様な現象を言います。水蒸気として自由に動き回っていた水の分子は、冷えて相転移を起こし氷の分子として固定され、もはや自由には動き回ることが出来なくなります。「超ひも」も宇宙のエネルギーが低下し、相転移を起こすと、固定され網状に繋がります。
そして、その「超ひもの網」の上を、物質や光及び重力・電磁力・強い力・弱い力の4つの力は、振動として伝わると考えています。つまり、物質が移動して見える現象は、実は超ひもの物質としての振動が、次々と隣の超ひもに伝わる現象であると説明されます。そして、「超ひも」の振動自体が光速で伝わるので、何ものも光速以上で伝わることは出来ないのです。
物質も光も一本の超ひもの振動として表現されます。超ひもの長さをプランク距離Lと言います。振動が超ひもの端から端まで伝わるのに要する時間をプランク時間Sと言います。超ひもの振動は光速Cで伝わります。従って、
光速C=プランク距離L÷プランク時間S=L/S= 1.616199×10^－35ｍ÷5.39106×10^－44秒=299,792.5km/秒となります。
　光は抵抗を受けないので、そのまま高速で「超ひもの網」上を伝わります。物質は、ヒッグス粒子がまとわり付き動き難くなるので、「超ひもの網」上を光速未満でしか伝わる事は出来ません。
この、「超ひもの網」が静止系であり、物質の移動速度はこの静止系を基準にすれば、絶対的に定義することが出来るのです。
静止系が無いとすると、必ず双子のパラドックスが起こり、時間の変換式は矛盾に陥ります。静止系が発見されると、このパラドックスは起こりません。また、静止系が無いとすると、何故加速する物体にGが掛かるのか分からなくなります。例えば、猛烈なスピードで加速する車の中に乗っているとします。私の体にはGが掛かり、体は座席に押し付けられます。静止系は無いとすると、全ての物体は移動しているとも静止しているとも自由に考えることが出来ます。従って、眼をつぶってこの車は静止していると念じると、今まで体に掛かっていたGが消えることになります。しかし、実際にはこの様なことは起こりません。Gは静止系を基準とした加速度に応じて私の体に掛かります。
以上の様に、光の往復速度を往路のみ或は復路のみの片道で測ると、それは(C－Vcosθ)km/秒となります。しかし、光を往復させて測ると、常にCkm/秒と測れます。実際に、マリノフ博士は片道で光速度を測る装置を開発しました。その結果、方向により光の相対速度に差があることを確認し、地球の絶対速度を計測されました。
球体の内面鏡の思考実験で、あらゆる方向へ向けて光が同時に発射したとします。光の相対速度は方向により異なるので鏡に反射する時は、光の方向により異なります。
しかし、光の相対速度は、往路も復路もその平均値であるCkm/秒と仮設して、物理計算をしても良いのです。物質を動かす電磁力や重力は、電磁波やグラビトンが物質間を光速で往復することで生じます。電磁波が粒子aを発し粒子bに反射され再び粒子aに戻って来ると、粒子aに引力又は斥力が生じます。粒子aに生じる電磁気力の強さは、電磁波が何秒で帰って来たかで決まります。粒子bが何時どの位置で電磁波を反射したかは関係ありません。従って、物理学上は、電磁波の相対速度が往路も復路も同じCkm/秒であるとして計算しても良いことになります。何故なら、電磁波の往復に要する時間は同じとなり、生じる電磁気力も同じとなるのですから。
また、真実通りに、生じる電磁気力の強さを計算することは大変困難です。一々、往路と復路の電磁波の相対速度を求め、往路と復路とに要する時間を求め、合計しなければなりません。しかし、往路も復路もCkm/秒として計算しても同じ時間が求められるのですから、光速度を不変と仮定して物理計算をした方が合理的です。
つまり、球体の内面鏡に光が反射した時は角度により異なりますが、光速度を不変と仮設して同時に反射したと考えても、物理学上は正しいことになります。これを「同時性の相対性」と言います。
電磁波の進んだ距離は、
(6)=(C－Vcosθ)t/√(1－V^2/C^2)km
です。光速度をCkm/秒で不変と仮設するので、光の進んだ時間=電磁波の進んだ距離÷光速度となります。
∴光の進んだ時間=(C－Vcosθ)t/√(1－V^2/C^2)km÷Ckm/秒=(8)(C－Vcosθ)t/C√(1－V^2/C^2)
です。x=Ct*cosθ、故に(9)cosθ=x/Ctです。(9)を(8)に代入すると
光の進んだ時間=(10)t’= (t－Vx/C^2) / √（1－V^2/C^2）
となります。まとめると
(10)t’= (t－Vx/C^2) / √（1－V^2/C^2）
(2)x’=(x－Vｔ)/√（1－V^2/C^2）
(3)y’= y
(4)z’= z
(11)C’=C
となります。これをローレンツ変換と言います。この様にローレンツ変換は、光速度不変を仮設して物理計算を可能にする画期的な発明なのです。

回答No.30

有木 巨智麿（@kothimaro）

ご質問の通りです。光の速度は不変ではありません。しかし、光は鏡に反射させて、戻ってくるまでの時間を測定し、往復距離÷往復に要した時間で求めます。この時、高速移動に伴う時計の遅れと、ローレンツ収縮により、光速度は必ずCkm/秒で不変と測れます。マリノフ博士は、直進する光の速度を測定し、地球が動いているので、方向により光速度が異なることを確認しました。その差を利用して地球の絶対速度を測定しました。

以下で、その詳細を説明します。
「光速度不変の原理」の仕組みを解明する
その1
静止している観測者が、光を観測するとその速度は299,792.5km/秒(以後Ckm/秒と言う)と測れます。では、観測者がVkm/秒で移動しながら光の速度を測定すると、光はどれ位の速度と測れるでしょうか。
常識からすると、光の相対速度(移動する観測者から見た光の速度)は、C’=√(C^2+V^2－2CV*cosθ)km/秒となると思えます。これは、第二余弦定理より導くことが出来ます。そして、時間と空間が変化するとは思えません。こう言う意味で、時間と空間とは絶対的であり、ものの速度は相対的です。
しかし、これは低速で移動した時の経験からこの様に思うのです。相対性理論では、私の移動速度が光速に近づくと、時間が遅れ空間が伸びると考えます。そして、光の相対速度はCkm/秒で不変であると仮設します。
相対性理論では、物質も光も全て粒子であり、空間には何もないと考えます。何もない空間の位置は考えることが出来ません。後に残るのは動き回る粒子のみです。そうなると、どの粒子が静止しているのか誰にも分かりません。粒子μが静止しているとすると粒子αは移動している、逆に粒子αが静止しているとすると、粒子μは移動しているとしか言えなくなります。こう言う意味で、物質の運動は相対的なものとなります。そして、静止系と言う特権を有する系はないと考えます。
この私の居る慣性系は静止しているいや移動していると、自由に考えることが出来るのです。そして、その様に考え方を変えただけで、私に観測される光の速度が変化してはなりません。そこで、観測される光の速度が不変となる様に、移動する慣性系では時間と空間の座標が変化すると考えるのです。
こう言う意味で、光の速度は絶対的であり、時間と空間は相対的なものとなります。
では、物質が高速で移動すると、どの様な変化が生じるのでしょうか。
一つ目には、物質は光速に近づくほど動かし難くなります。今、物質がOからVｍ/秒で赤の矢印の通りX軸方向に移動しています。この物質に、青の矢印方向(Y軸方向)に力を加えます。しかし、いくら力を加えても、物質は青の矢印分のaしか動きません。Pまで動くと、物質の速度は、√(C^2+V^2)km/秒となり光速を超えてしまいます。ですから、Vkm/秒で移動する物質は、静止時に比べて√(1－V^2/C^2)倍しか動けなくなるのです。
この事実は、カウフマンにより確かめられました。では、カウフマンの実験を簡単に説明します。
β線からは、色々な速度の電子が放出されています。その色々な速度で飛ぶ電子を、周りに磁力を掛けて上下左右方向に曲げる実験を行いました。その結果、速度の速い電子は曲がりにくく、速度の遅い電子は曲がり易いことが分かりました。その曲がりにくさは、相対論のm=m0/√(1－V^2/C^2)に一致しました。m=Vkm/秒で移動する物質の質量・m0=静止時の物質の質量です。この数式は、Vkm/秒で移動する物質は、その質量が1/√(1－V^2/C^2)倍に増えた様に振る舞い、同じ力を加えても静止時の√(1－V^2/C^2)倍しか動かないことを意味しています。
但し、実際に質量が増加する訳ではありません。動きにくくなることを質量が増加した様に振舞うと表現するのです。この現象は、加速器の実験においても普通に見られるものです。
物質は、それを構成する粒子が移動し、結合や離反を繰り返すことによって物質としての反応が進んで行きます。Vkm/秒で移動する時計は、その内部構造が静止時に比べて√(1－V^2/C^2)倍しか動かないので、1/√(1－V^2/C^2)秒間に1秒を刻む様になります。そして、Vkm/秒で移動する私の肉体も、その反応速度が√(1－V^2/C^2)倍と遅くなり、ゆっくりと動き・思考し・年を取る様になります。私が静止している人を見ると、その人は速く動き・思考し・年を取っています。あたかも、その人の時間が速く流れている様に見えます。しかし、実際には私の肉体の反応速度が遅くなっただけなのです。
この様に考えると、移動する物質には移動速度に応じた時間の経過があることを、上手に説明出来ます。

従って、時間の変換式は
(1)t’=t/√(1－V^2/C^2)
です。t’はV慣性系の時間です。tは静止系の時間です。この数式は、V慣性系の1秒は静止系の1/√(1－V^2/C^2)秒であることを意味しています。
これは、高速で移動するGPS衛星に搭載されている時計にも使われています。ここでは、重力による時計の遅れは考えないこととします。そうすると、軌道上ではGPS衛星搭載の時計は1/√(1－V^2/C^2)秒間に1秒を刻むので、地上では1秒間に√(1－V^2/C^2)秒を刻む様に設定されています。これで、軌道に乗った時、この時計は1秒間に1秒を刻む様になり、地上の時計とシンクロするのです。
二つ目には、物質が進行方向(以後横方向と言います)に√(1－V^2/C^2)倍収縮します。これをローレンツ収縮と言います。以下で、その仕組みを検討します。
原子同士はお互いに接し合っている訳ではありません。引力と斥力とが釣り合う一定距離を保っています。物質が高速で移動すると、この引力と斥力のバランスが変化して、横方向に√(1－V^2/C^2)倍収縮するのです。以下、便宜上粒子間の距離をCkmと設定して説明します。
原子は、プラスの電荷を帯びた原子核と、マイナスの電荷を帯びた電子とから成ります。原子核の周りを電子が回っています。電子は、回転により生じる遠心力と原子核に電磁気力で引き付けられる力とが等しくなる距離を保ち、その軌道上を回っています。これでは、原子の周りはマイナスの電荷を帯びた電子が分布することとなり、原子同士は反発し合う筈です。何故、原子同士は結合して結晶や分子を形成しているのでしょうか。
原子同士は、電子を共有することにより結合しています。これを共有結合と言います。共有された電子は、分子軌道を回ります。分子軌道を回る電子は、原子核と原子核との間に電子密度の高い領域を形成します。プラスの電荷を帯びた2個の原子核の間に、マイナスの電荷を帯びた電子が密集する部分が形成されるのです。　　こうして、2個の原子核は、お互いの間にある電子の高密度部分に引き付けられます。
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また、原子軌道を回る電子同士はお互いに反発し合います。この様にして、原子同士は、その間に引力・斥力・遠心力とが働き、その力のバランスの取れた距離を保ちながら、強く結合しているのです。
2個の原子がVkm/秒で移動すると、その力のバランスが変化し原子間の距離が変わり、物質はローレンツ収縮します。
　まとめると、Vkm/秒で移動する物質は、質量が1/√(1－V^2/C^2)倍に増え、横に√(1－V^2/C^2)収縮します。
さて、これで高速移動に伴う物質の変化が分かりました。物質がこの様に変化した時、光の速度は幾らと測定されるでしょうか。光の相対速度を測定する場合、鏡を使って光を反射させ、光を発してから戻って来るまでの時間を測定し、光の往復距離÷所要時間により、光の相対速度を測定します。光と並走しながら、その速度を測ることは無理だからです。
光速度の測定装置を、半径Ckmの球体の内面鏡と想定します。光はその中心から発し鏡に反射し再び中心に帰ってきます。静止時には、あらゆる方向へ発した光は全て2秒で戻って来ます。測定される光の速度は、2Ckm÷2秒=Ckm/秒です。
では、この装置がVkm/秒で移動するとどうなるでしょうか。光の往復距離は、装置がローレンツ収縮しなければ、横方向は2C/√(1－V^2/C^2)km、縦方向は2C/(1－V^2/C^2)kmとなります。そして、鏡がローレンツ収縮すると、光の縦の往復距離は変化しませんが、横の往復距離は2C/(1－V^2/C^2)km×√(1－V^2/C^2)=2C/√(1－V^2/C^2)kmとなります。つまり、あらゆる方向へ発した光の往復距離は同じとなり、2C/√(1－V^2/C^2)km÷Ckm/秒=2/√(1－V^2/C^2)秒で戻って来ます。
ところで、Vkm/秒で移動する時計は1/√(1－V^2/C^2)秒間に1秒を刻む様になります。即ち、Vkm/秒で移動する慣性系(以後V慣性系と言います)の時計は、2/√(1－V^2/C^2)秒間に2秒を刻みます。静止系から見ると、光の往復に要する時間は上記の通り2/√(1－V^2/C^2)秒ですが、V慣性系ではその時間の間隔を2秒と定義します。この為、光の速度は2Ckm÷2秒=Ckm/秒となり不変となります。これが、「光速度不変の原理」の仕組みです。
その2に続く

回答No.29

noname#175206

お礼、ありがとうございます。#18です。

　もう少し、直截に申し上げれば、どう実験・観測しても、

>１．光の速さは、光源の運動に関係ない。
>２．光の速さは、どのような運動をしている観測者から見ても、一定である。

となってしまうので、まずは、光を伝えるエーテルがあり光速度は可変だけど往復で測定すれば光速度不変であるというローレンツやフィッツジェラルドの空間収縮説が出ました。同時、これで説明できると考えられていました。

　それからアインシュタイン（やポアンカレ）の、どんな慣性系でも光速度不変とする特殊相対論が出ました。理論に内部矛盾がなく、そこまでの実験・観測を全て説明できたことから、有力な説の一つとなりました。

　この二つの差を実験・観測で見出すべく、工夫が重ねられ、空間短縮説で説明できず、、特殊相対論では無理なく説明できる現象が見出されるようになりました。

　当時、アインシュタインより遥かに有名で業績も素晴らしかったローレンツやフィッツジェラルドも特殊相対論を支持し、以降は特殊相対論に疑問を呈する実験・観測が出なかったことから、棄却されず、さらに実用に用いられもして、現在に至ります。

　ちなみに、特殊相対論で使う、ガリレイ変換式に代わるローレンツ変換式（または、フィッツジェラルド変換式、ローレンツ・フィッツジェラルド変換式）は、ローレンツやフィッツジェラルドが既に経験的に見出していたので、アインシュタインの名前ではなく、ローレンツやフィッツジェラルドの名前が付いています。

　なんといっても、光の媒質が未発見のエーテルであること否定した、決定的な要因は「光行差」です。これは天体観測で、主に地球の公転速度のため、実際の星の位置とは、見える位置が違ってしまう現象です。

　数々の光速度実験・観測は、「もしエーテルが地球に引きずられて、地表ではエーテルの無風状態である」とすれば、エーテル実在説でも光速度不変を説明できました。エーテルの風が吹けば、光速度可変が分かるはずでした。

　しかし、光行差はエーテルの風がないと発生しません。夜間の屋外で光速度実験をすると、実験では光速度不変が出て、かつ、光行差が観測できるという結果が続出しました。

　空の見えない地下での実験ならいざ知らず、これはエーテル説の決定的破たんを示していました。なぜなら、エーテルの風について、光速度実験では無風、光行差では風があるという、相矛盾する結果となったからです。エーテル説支持者は、ついにこの現象を説明する仮説は作れませんでした。

　光速度不変から出てくる結果は、物理学を面倒くさくします。今まで足し算で良かったのが、2乗やらルートやらを書き足さないといけないし、何よりも空間も時間も歪み、しかもそれが観測者ごとで違うとしなければいけません。

　しかし、「まず現象ありき」が物理学ですから、やむを得ないことです。

回答No.28

noname#259625

確かに、「光速度不変」が間違っているのではなく、その適用の仕方が間違っているのではないでしょうか？　その点について、http://okwave.jp/qa/q7702113.htmlにて私の見解を示しました。（質問者として）。よければ、ご参照ください。

回答No.27

noname#244477

論文をひとつご紹介いたします。
角尾(JAXA研究員)「量子効果の機械的モデルと等価回路」, 電子情報通信学会論文誌C-1, 74巻, 11号, P.517-518
真空をジャングルジムのような「弾性格子」と仮定して、振動が伝わる様子を解析すると興味深いことがわかります。
ベースになっている考えは、戸田格子を伝搬するソリトンです。
１．振動は、「波束」の形態で存在することができ、その振幅の分布は、シュレディンガー波動方程式の解に一致する。
２．振動周波数を変化させたとき、差の周波数の波が現れる。これは、電子の軌道遷移の際に起こるフォトンの放出に対応する。
３．波束の伝搬速度は、可変だが、上限が存在する。これが光速に対応している。
４．波束の振動周波数と伝搬速度は、一定の関数で結ばれる。その関数はローレンツ変換に一致している。
５．格子上を運動する波束は、運動方向に縮むため、実験装置全体が縮むことになり、マイケルソン・モーレーの実験ではエーテルが存在しても検出できない。

ここで仮定されている格子は、エーテルの具体的定義と考えられ、相対性理論（ローレンツ変換）と量子論の要素が導かれていることがわかります。従来のエーテルは速度分散の無い連続体だったので、簡単に否定されてしまいましたが、ここで紹介したような格子構造は、その進化形といえるでしょう。

E.W. Silvertoothは、マイケルソン・モーレーの実験の中に未知数が２つあることを指摘し、それらを特定できる実験を考案し、光路が振動運動する系を使った実験結果を1987年にApplied Optics, Electronics & Wireless World などに発表しています。従来のマイケルソン・モーレーの実験も同じ光学台に乗せて比較しており、両者に明らかな違いがあったと報告しています。
彼は、地球がエーテルに対して運動している方向と速度を特定しており、NASA Ames U2 が測定した宇宙背景輻射の異方性と矛盾しない結果を得ています。当時、GPSシステムは、従来の理論では説明のつかない重大な誤差が生じていたそうですが、この実験の結果により、それらに満足な説明・補正ができるとしています。実験に使われた検出器に際だった特徴がありますが、詳細は明らかにされていません。空軍システムコマンド、国防研究の一環で行われた実験なので、全貌が明らかにされるのはしばらく先になると思いますが、とても興味深いことです。

回答No.26

z2718282001

貴兄の頭の内が透けて見えます。エーテルの海に地球がプカプカうかんでいるのでしょう。
絶対空間の存在を信じているのでしょう。 そうだと仮定して、ガリレイ変換してみます。エーテルに対して静止して光を飛ばしたとき、地球上ではどう見えるかということです。
X´＝X－Ｕｔ 、 X´は地球からみたときの光が飛んだキョリです。
Xはエーテルに対して静止している者が光を見たときのそれが飛んだキョリです。Ｕは地球のエーテルに対する速さ、 ｔは光がX または X´を飛ぶのに要した時間です。 この式を時間で微分してみます。 地球で見たときの光の速さ"="エーテルに対して静止しているときみえる光の速さ"ー"地球のエーテルに対する速さになります。 確かに、地球でみる光の速さはエーテルに対して静止いるときにみる光よりも小さくなっています。 光の速さは<観測者の運動速度によって異なる>のかもしれません。 しかし、逆に云うと地球で光の速さを計ると絶対空間に対する地球の速さがわかります。そのことを確かめようとして、あの有名な実験が行われました。結果は否定的でした。 絶対空間を仮定すると実験結果と合わないので、絶対空間は存在しないとしてみます。
" 絶対空間は存在しない" と "相対性原理"とは同義です。 仮定として相対性原理を採用するのです。 それともうひとつ、光速度不変の原理です。 これら2つを使って、ガリレイ変換に代わる新しい変換式をつくるのです。地球上で光の速さを計っても" c "になるようにです。 ある人が気ついたのでしょう。 そうしてできあがったのが、ローレンツ変換式なのです。
物理学はいかに創られたか アインシュタイン 、 インフェルト 著 石原 純 訳 岩波新書 p 34 に"真空中での光の速度はいつもその基準の値をもっていて光源やそれをうけとるものの運動には関係しません。"と書いてあります。 貴兄の質問文の " 1 "と " 2 " をあわせたものが p 34 のそれと同じではないでしょうか。 貴兄はすべて御承知のうえでつまり、間違っているのをお分かりのうえで質問をなさっているのでしょうか。
先の本 ｐ 36 に"真空中での光の速度は互いに相対的に一様に動いているすべての座標系において同一であります。"と書かれています。 互いに相対的に一様に動いている座標系では光の速さは同一であると書かれているだけで <どのような運動をしている観測者から見ても> とは書かれていません。 たとえば、加速系から見た場合、光の速さは違ってくるのでしょう。これは特殊相対論の範ちゅう外です。　貴兄はただ相対論を中傷したいがために質問をなさっているのではないでしょうか。
絶対空間を信じるのはご勝手ですが、老婆心ながら、術語を整理なさってから質問をなさったほうがよろしいかとぞんじます。
ところで、＜ それが、光の場合だけ，そうでないという理由がありません。>の質問の回答ですが、御承知だと思いますが、釈迦に説法だと思いますが、先の本のｐ 34 をご覧ください。
これは単なる仮定にすぎません、 光速度不変と云う。 仮定は勝手にすきなように選んでかまいません。その仮定ですべての現象が説明できればいいのです。 慣性の法則、 作用、反作用の法則、万有引力の法則、 てこの原理、大数の法則、 屈折の法則 、これらはすべて仮定です。仮定は証明されるべきものではありません。 慣性の法則が証明されたとは寡聞ながら、知りません。
証明されれば、それは定理です。余談ですが、 仮定は特許になりませんが、定理は特許になります。
仮定は経験を積み重ねて、その結果、どうも自然はそのようになっているらしいと云うものが仮定として選ばれます。光速度不変の原理もそのようにして選ばれたのでしょう。 もし、貴兄がこの仮定はおかしい、きにくわない、腹がたつとおっしゃるなら、実験結果（その仮定に反する）をお集めなられて雑誌 ネイチャーに投稿なさったらいかがでしょう。 結果が集まることを祈っております そうなれば、面白いのですが。

回答No.25

lineage_of_kei

不勉強で申し訳ないですが、

＞運動している物体の速度は、観測者の運動速度によって異なるということは、力学の常識です。
それが、光の場合だけ、そうでないという理由がありません。

これは単純に光というものが古典力学に導入されてないからじゃないのですか？
古典力学のたとえば教科書で、光の記述を見たことはないです。
そのために、物体運動速度と光の速度を比較する(ベクトル的に和をとったり差を取ったりする)ことができないのだろうと思います。

また、少なくとも人が扱える領域では相対性理論が成立しているので間違っているというのはまずいのでは？原子力発電は核分裂を使いE=mc^2の式に則って得られるエネルギーを見積もっているので、完全にとまで言うと、それなら今まで見積もれた値はなんじゃこら？となってしまいますよ。
宇宙の果てでは恐らく一般相対性理論も破綻する現象があるだろうと思うので、もちろん、相対論を内包できる新たな理論が存在するはずです。候補として超ひも理論とかでしょうか？さらにその先の理論かもしれないですね。

ついでにガリレイ変換をフルプッシュしてるようにも見受けられますが、ローレンツ変換でもブースト変換出来るわけですので、別段ガリレイ変換の全てを否定してるわけではないです。

物理の新理論は基本的に過去の理論の大部分を満たして、ちょっとずつ進化して出来るもんだと考えています。

回答No.24

noname#244477

前回紹介した論文
Bryan G. Wallace: Radar Testing Of The Relative Velocity Of Light In Space,
Spectroscopy Letters, 2(12), 361-367 (1969)

につきまして、補足いたします。

●概要
(原文)
Published interplanetary radar data presents evidence that the relative velocity of light in space is c+v and not c.

(直訳)
「公表された惑星間レーダーの情報は宇宙空間での光の相対的な速度がcではなく、c+vであるという証拠を提示する。」

●内容紹介
高精度な対惑星レーダーを使い、地球と金星間を往復する電波の飛行時間から惑星の位置関係が算出されました。

計算結果と比較された基準として、天才数学者サイモン・ニューカム氏のデータベースが使われました。彼が残した惑星運行表は、非常に精度が高く、彼のおかげで、地球の自転が少しずつ遅くなってきたことや、蝕の時期などが正確にわかるようになったのです。

まず、アインシュタインの理論を計算に適用すると、許容誤差の３００倍もずれてしまっていて、どんな理由をつけても、その誤差を正当化する説明ができていません。

ところが、光速がガリレイ変換に従うと仮定して、計算した場合は、よい一致がみられています。

このことから、宇宙空間では、光の発信源に対して速度 V で相対運動する者からは、光速は地球で知られている速度C(=299780km/s)とは異なる速度が見えていて、その速度は、C+V と考えざるを得ないという結論に達しています。

ちなみに、実験にはレーダーの電波が使われましたが、光は電磁波であることがわかっているので、電波で言えることは、光でも同じことがいえるのです。

お礼

大変有益な情報をご紹介いただきありがとうございます。
私は、英文は分かりませんが、日本文でのご紹介でよく分かりました。
大いに参考になります。

回答No.23

noname#244477

マイケルソン・モーリーの実験では、エーテルの風が検出できませんでしたが、それによって「エーテルが無い」と言い切ることはできないのです。

地球のまわりになんらかのバリヤがあって、その内側ではエーテルの風が吹かないと仮定すれば、マイケルソン・モーリーの実験で導かれた結論は正しくないことになります。

このことを確かめる実験が、１９６４年にリンカーン研究所で行われました。
概略を以下の論文で知ることができます。
Bryan G. Wallace: Radar Testing Of The Relative Velocity Of Light In Space,
Spectroscopy Letters, 2(12), 361-367 (1969)

高精度な対惑星レーダーを使い、地球と金星間を往復する電波の飛行時間から惑星の位置関係を算出するとアインシュタインの理論では、大きなずれが発生しています。ところが、光速がガリレイ変換に従うと仮定した場合は、よい一致がみられています。

このことが事実なら、地球のまわりに、エーテルの界面があると考えざるを得ないでしょう。

すでに米国では公知なのでしょうが、リンカーン研究所は、航空防衛のために創設された機関ということもあり、なんらかの理由で隠されているようです。

科学とは、事実を直視する態度ですから、調査に先行する軽蔑だけはせぬよう、自分に戒めていきたいと思っています。

回答No.22

daazdaaz

先ほど「物理学はいかに創られたか」という本を紹介したものです。
アインシュタインの相対論を質問者さんが理解されているかどうかというちょっと厳しい意見もありますが、質問者さんは相対論に対して疑問を持ち、その上で皆さんがどう考えるか？ということを尋ねているのであって、その考え方そのものは正に物理学の発展させてきた科学者たちのそれと同じだと思います（大袈裟ですが）。
ただ単に当時（今）の物理学を完全に信じているだけでは少なくとも物理学の発展はなかったでしょう。
私は相対論の正しさは信じてはいるのですが、その上でそれを超える理論があってももちろん良いと思っています。
もう一冊、紹介します。ジョアオ・マゲイジョ著「光速より速い光」もおすすめです。こちらは、現代のプロの宇宙物理学者が相対論を超える理論を考えていく、とても面白い本です。こちらも簡単かつ、相対論に関しても初心者が簡単にわかる良本です。物理学が今も完結した科学ではなく研究の中にあることがわかります。是非、ここで、回答されている他の方々も読んでみてはと思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。
特に、参考になる本の紹介はありがたいです。
これから少しずつ勉強したいと思います。
しかし、今の私にはまだ主張したいことがあり、それをまだ詳しく述べていません。
それをうまくまとめたら又、このサイトで発表（質問）したいと思いますので、よろしくお付き合いくださるようお願いします。