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光速度不変の法則に間違いはないか

noname#221368の回答

noname#221368
noname#221368
回答No.11

>そもそも「時間」というものは人間が便宜上定めた「物差し」のはずです。その定規がころころ変わることが本当にあってよいのでしょうか。  結論から言うと、基準は変えていないんです。例えばAで定義された時間基準でロケットを観測するからこそ、ロケット内の時間はAより遅いと言えます。これは言葉の遊びではないですよ。基準決めとはそういうものです。  同様にロケット内基準で走行時間を測れば、走行時間は1秒ですが、その間A,B、Cの時間は、ロケット内基準より遅れます。これが「特殊相対性」で、双子のパラドックスと言われるものです。双子のパラドックスは、「一般相対性」によって解決され、B地点で、ロケットとB地点の時計を比較したら、ロケットの方が1秒遅いはずです。  「特殊」と「一般」の違いは、加速運動を考慮するかどうかです。無限の彼方から飛来した光速飛行体であっても、B地点で「停止し」、時計比較を行うためには、減速(加速運動)する必要があります。この効果が、ロケットの時計「だけに」、時間の遅れを残します。A地点から出発するなら、光速まで増速する必要もあるので実際には、ロケットの時計は1秒ちょっと遅れる気がします。 >・・・原子の振動数や原子の周りを回る電子の速度なども遅くなるということでしょうか。さもなければ、どうして時計だけが遅れるということがあるでしょうか。  という訳で、(A基準で見たら、ロケットの)原子の振動数や原子の周りを回る電子の速度なども遅くなります。ロケットからAを見たら、正確に逆です。だから相対性理論と言われます。 >そもそも「時間」というものは人間が便宜上定めた「物差し」のはず・・・ に関連しますが、そうだと思われていたんです。その根拠は、運動物体に時計を取りつけても、光速付近の速度を持つような物体は現実には作れないので(今でもそうです)、時計比較に差がなかったからです。そこで、宇宙全体を通じて場所によらず、「人間の便宜上の物差し」が、宇宙のどこでも使えると仮定されていました。この考えを、絶対時間と言います。  現在では原子時計などにより、時計比較の測定精度の方を上げ、原子時計を積んだジェット機に地球を何10周もさせた結果、数億分の1秒(だったかな?)の時間の遅れが測定されています。時間の遅れは、速度(と加速度)に依存します。  よって時間は、「人間の便宜上の物差し」では「ない」事になります。時間はれっきとした物理効果です。正体は全然わかっていませんが・・・。  従って、全宇宙を通じて、地点によらず時間は共通という考えの方が、よっぽど勝手な仮定だろうという事になります。自分が自動車で移動した時、絶対時間の考えに従えば、自分とあなたは「別の宇宙(時空間)」にいる事になります。相対速度が小さいので、ウラシマ効果もなく通信できますが。  アインシュタインは、こういうショッキングな事を言ったので、アインシュタインのノーベル賞は相対性理論に関するものではありません。本当か嘘かわからなかったんです。しかしその後の多くの実験や、理論的予測性の高さから、相対性理論は信じられて行きます。時間の遅れは、実在する物理現象です。 >つまり、なぜ光の速さが観測者に関係なく一定だと言えるか、それになぜ光の速さが絶対的な基準として扱われているのか、なぜ光よりも速いものがないと言い切れるのか、その辺りに関してしっかりとした説明がなされていないように感じました。  その通りです。自分も相対性理論の専門書を読んで、光速度不変のからくりを全然説明してくれないので、がっかりしたおぼえがあります。光速度不変は光速度不変の「原理」なんですよ。「原理」には、数学的証明はもちろんなく、物理的機構解釈もやはりありません。  光速度不変の原理は、19世紀末に集中的な行われた光速度測定実験と、アインシュタインの「物理法則の不変性」の考えから導かれたものです。というか、19世紀末の光速度測定実験の結果を、アインシュタインが「物理法則の不変性」の考えで解釈し直した、と言う方が正しい気がします。「物理法則の不変性」の考えは、その後の発展においてとりわけ生産性が高く、この面からも、相対性理論は信じられて行きます。 >・・・なぜ光よりも速いものがないと言い切れるのか・・・  この点に関しては、次の2つを認めれば、後は数学の問題になります。   1)光速度不変の原理.   2)例えば、C地点から見た等速直線運動は、A,B,ロケットから観測しても等速直線運動.    (慣性法則を認めるのと同じ。根拠は、物理法則の不変性)  1),2)がほぼ、特殊相対性理論の数学的核心である、ローレンツ変換の元です。

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