ローレンツ収縮は、進行方向へ物質は、√(1-V^2/C^2)収縮するとしています。しかし、マイケルソンとモーレーの実験より、物質は進行方向へ(1-V^2/C^2)、縦方向へ√(1-V^2/C^2)収縮することが分かりました。この収縮により、マイケルソンとモーレーが使用した装置がどの様に移動しても、光は静止時と同じ距離を往復することとなり、光は同時に戻ることが出来ます。ローレンツ収縮では、装置が等速運動以外の運動をした場合、光の往復距離が変化し、同時には戻ることが出来ません。異なるご意見がありましたら教えて下さい。なお詳細は、http://www42.tok2.com/home/catbird/rorenntusyuusyukutommzikkenn.html

を参照下さい。

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  • 登録:2012/08/26 11:58:17
  • 終了:2012/09/02 12:00:03

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  • id:tmcatbird

    マイケルソンとモーレーは、鏡を使い、光を90度異なる方向へ、片道11mの距離を往復させ、同時に戻るか実験しました。その結果、光は同時に戻りました。実験装置を、半径Cキロメートルの球体の鏡に替えて説明します。地球が速度Vキロメートル/秒で移動すると、光の相対速度は、√(C^2+V^2-2Cvcosθ)キロメートル/秒となります(第二余弦定理より)。
    地球の進行方向へは、往路cosθ=1、復路cosθ’=-1なので、往路に要する時間=C/(C-V)秒、復路に要する時間= C/(C+V)秒、合計{C/(C-V)}+{ C/(C+V)}=2(C^2)/(C^2-V^2)=2/(1-V^2/C^2)秒です。
    縦方向(上下左右)へは、cosθ=cosθ’=V/Cなので、往路に要する時間=復路に要する時間=C/√(1-V^2/C^2)秒、合計2/√(1-V^2/C^2)秒です。
    この様に角度により、光の往復時間は異なります。何故、光は同時に戻ることが出来たのでしょうか。

    半径Cキロメートルの球体の鏡は、
    X^2+Y^2=C^2
    と表すことが出来ます。静止時、光は球体の鏡の内面で反射し、2秒で中心に戻ります。鏡が速度Vで移動すると、光は
    X^2/C^2+Y^2/(C^2-V^2)=1
    の楕円上で反射していることになります。光は、楕円の1つの焦点から出発し、楕円上の任意の1点で反射し、もう1つの焦点に戻る形になります。2つの焦点と、楕円上の任意の1点を結ぶ線2本の長さの合計は、2Cキロメートルです。光は速度Vに関わりなく、常に2秒で戻って来ます。球体の鏡が静止していても、速度Vで移動していても、加速運動をしていても、どの様に複雑な動きをしていても、あらゆる光は同時に戻って来ます。

    この楕円の位置で光が反射するには、X^2+Y^2=C^2の円形の鏡は、Y軸方向へは√(1-V^2/C^2)、X軸方向へは(1-V^2/C^2)に収縮した楕円となり、速度Vで移動する必要があります。
    この物質の収縮により、横方向の往復に要する時間={C*(1-V^2/C^2)/(C-V)}+{ C*(1-V^2/C^2)/(C+V)}=2(C^2)* (C^2-V^2)/(C^2-V^2)=2秒、縦方向の往復に要する時間= 2C√(1-V^2/C^2)/√(1-V^2/C^2)=2秒となり、光は同時に戻ります。

    何故物質は縦方向へ√(1-V^2/C^2)、横方向へ(1-V^2/C^2)収縮するのでしょうか。物質を構成する粒子同士は、接し合っている訳ではありません。粒子間に働く引力と斥力(光速で伝わる)が、一定距離で釣り合いその距離を保っています。物質がVで移動すると、引力と斥力の往復に要する時間が、上記の説明で分かる通り変化します。静止時2秒で往復していた引力と斥力は、速度Vで移動すると、横方向の往復に2/(1-V^2/C^2)秒、縦方向の往復には2/√(1-V^2/C^2)秒かかる様になります。しかし、引力と斥力は往復2秒の位置で釣り合うので、粒子間の距離は、横方向に(1-V^2/C^2)、縦方向に√(1-V^2/C^2)収縮することとなります。これをCATBIRD収縮と名付けます。ローレンツ収縮は、物質は横方向に√(1-V^2/C^2)収縮するとしていますが、鏡が複雑な運動をすると光は同時には戻って来ません。CATBIRD収縮では、鏡がどの様に運動しても、光は2秒で戻ります。

    このCATBIRD収縮は、マックスウェルの電磁力に関する方程式に、重要な示唆を与えます。電荷を帯びた粒子同士電磁波を交換し合い、両者間に電磁力が生じます。粒子同士が同じ方向へ同じ速度で移動しながら電磁波を交換すると、粒子間に生じる電磁力の強さは、静止時とは異なるはずです。電磁力は距離の2乗に反比例します。粒子が移動する場合、上記の様に伝わる距離が静止時とは異なります。また、方向によっても異なります。しかし、マックスウェルの方程式では、粒子が移動しながら電磁波を交換し合っても、粒子間に生じる電磁力の強さは、静止時と同一と計算されます。ここから、電磁波(=光)の相対速度は一定とする、光速度不変の原理が導かれています。しかし、実際は、粒子間の距離が上記の様に変化する為、電磁波の往復距離は静止時と同じなので、生じる電磁力の強さは静止時と同じなのです。
  • id:takejin
    詳細を読んでないんだけど、系が同じだから、実験装置の中では同時に到着するんじゃないの。相対論は、異なる系同士で相対的な速度差から生じる話ですよね。
  • id:takejin
    ”地球が速度Vキロメートル/秒で移動すると、光の相対速度は、√(C^2+V^2-2Cvcosθ)キロメートル/秒となります”
    地球は何に対して相対速度Vkm/sなのでしょうか。
  • id:tmcatbird
    やや説明の仕方を変えて見ます。
    マイケルソンとモーレーの実験では、光を片道11メートルの距離を往復させ、同時に出発点に戻るか否か実験をしました。装置が速度Vキロメートル/秒で移動すると、光の相対速度は√(C^2+V^2-2Cvcosθ)キロメートル/秒となります。

    縦方向の往復は共にcosθ=V/Cなので、光の速度は√(C^2-V^2)キロメートル/秒です。従って、縦方向に往復するのに要する時間は、22/√(C^2-V^2)千分の一秒で、光の絶対速度はCキロメートル/秒なので、縦方向の往復距離は、22C/√(C^2-V^2)=22/√(1-V^2/C^2)メートルとなります。

    横方向の往路では、sinθ=1なので光の相対速度は(C-V)キロメートル/秒です。往路に要する時間は、11/(C-V)千分の一秒です。復路は、sinθ=-1なので、光の相対速度は(C+V)キロメートル/秒です。復路に要する時間は、11/(C+V)千分の一秒です。従って、光が横方向に往復するのに要する時間は{11/(C-V)}+ {11/(C+V)}=22C/(C^2-V^2)千分の一秒です。光の絶対速度はCキロメートル/秒なので、横方向の往復距離は、22C^2/(C^2-V^2)= 22/(1-V^2/C^2)メートルとなります。

    この様に装置が動くと、方向により光の往復距離はり、光は同時には戻って来ることは出来ません。しかし、実験では光は同時に戻ってきました。これを説明する為に、1つには光の相対速度は不変であり常にCキロメートル/秒であるとする考え方があります。そうであれば装置が移動しても、光の相対速度はCキロメートル/秒である為、あらゆる方向への光は11/C千分の一秒で戻ってきます。しかし、現実にはリングレーザージャイロ装置が示す様に、光の相対速度は一定ではありません。

    もう1つの考え方として、物質は進行方向へ√(1-V^2/C^2)収縮すると言うものがあります。この様に収縮すると、装置の片道が横方向では、11√(1-V^2/C^2)メートルに収縮します。従って横方向の往復距離は、22√(1-V^2/C^2)/(1-V^2/C^2)= 22/√(1-V^2/C^2)メートルとなり、縦方向の往復距離と同じとなります。この考え方をローレンツ収縮と言います。

    しかし、これは装置が等速運動をしている時にのみ当てはまります。何故なら、Vの値によって往復距離が変化してしまうからです。これに対して、物質は、進行方向へ(1-V^2/C^2)、縦方向へ√(1-V^2/C^2)収縮すると考えると、横方向の往復距離=22(1-V^2/C^2/(1-V^2/C^2)=11メートル、縦方向の往復距離=22√(1-V^2/C^2)/√(1-V^2/C^2)=11メートルとなり、静止時と同値です。Vの値に関係なく往復距離は常に11メートルなので、装置が加速運動・減速運動・方向転換をしてどの様に動いたとしても、光の往復距離は変化せず、あらゆる方向への光は中心に同時に戻ることが出来ます。これをCATBIRD収縮と呼びます。
  • id:tmcatbird
    地球の相対速度に対する疑問は、静止系は無いとする思考方法に基づくものです。静止系を見つけることが出来なければ、物の運動は相対的なものとなります。一方が動いていれば他方は静止している、他方が動いていれば一方は静止していると見ることが出来ます。静止系が無いとする考え方によると、A慣性系からB慣性系へ、B慣性系からC慣性系へ、C慣性系からA慣性系へ、時間及び空間は、同一変換式で正変換出来なければなりません。また、逆にC→B→Aへと逆変換することが出来なければなりません。こう言う意味で、ローレンツ変換は、あらゆる慣性系に正変換・逆変換することが出来、静止系はないとする考え方に沿っています。

    しかし、加速運動をしている物質にはGが掛ります。ここに、加速している物質αと静止している物質βがあります。物質αには、その加速度に応じたGが掛かっています。静止系がないとすると、αは静止しており、βが加速運動をしていると見ることも出来ます。そう考えると、今までαに掛かっていたGは消え、今度はβにGが掛かるのでしょうか。

    見方を変えただけでは、Gは生じたり消えたりすることはありません。Gは「何か」との位置関係に応じてαに掛ります。宇宙に物質はα一つとなったと仮定します。それでも、αには加速運動をするとGが掛かります。α以外に物質はありません。従って、その何かとは物質ではありません。物質は超ひもの振動です。物質の無い真空中にも、振動していない超ひもがあります。従って、「何か」とは超ひも以外にはありません。

    私は、物質の運動とは、超ひもの物質としての振動が、次から次へと隣の超ひもに伝わっている現象と考えます。超ひも自体は動かず、物質としての振動が伝わっているのを見て、物質が動いていると思うのです。

    従って、静止系とは動かない超ひもの集合体であることになります。その超ひもの集合体の上を光はCキロメートル/秒で、地球はVキロメートル/秒で伝わります。地球から光を見ると、光の相対速度は√(C^2+V^2-2Cvcosθ)キロメートル/秒となります。これは第二余弦定理より導くことが出来ます。但し、移動する慣性系では、時間及び空間が
    t’=t/√(1-V^2/C^2)
    x’=x/√(1-V^2/C^2)
    y’=y
    z’=z
    と主観的に変換される為、時間及び空間の定義が変わり、光の速度は(C-Vcosθ)キロメートル/秒と計れます。リングレーザージャイロ装置でも、光の速度をそう設定しています。

    結論は、地球の速度Vキロメートル/秒とは、静止系である動かない「超ひもの集合体」に対する地球の移動速度です。
  • id:takejin
    その速度Vって、測れるんですか?
  • id:tmcatbird
    現在では、超高速カメラがあり、光がゆっくりと前進する様子を捕らえることが出来る様になっています。実際に、光の進む様子を見ることが出来るでのす。このカメラで映し出された光の進む速度は、地球の移動方向との角度により異なります。相対する光が同じ速度でぶつかる時、そのぶつかる方向は進行方向に向かって上下左右の方向です。最も差のある方向が進行方向です。その時、V=(2つの光の速度の差÷2)で測ることが出来ます。
  • id:takejin
    秒何コマですか?また、1フレーム何秒でしょう。光が前進する様子って、コロイド溶液か何かの中をレーザが通る感じですか?光の進行方向に対して直交している位置にカメラがいるのでしょう?カメラへは、その光の進行方向と直交する光が、光から分波してやってくるんですよね。なにか、直接光の進行ととらえているとは思えないのですが。
    カメラと、光源は同じ移動系ですよね。絶対座標はどこでしょうか。(あるんですか?)
  • id:tmcatbird
    参考までに
    http://wired.jp/2011/12/14/%E3%80%8C1%E7%A7%921%E5%85%86%E3%83%95%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%A0%E3%80%8D%E3%81%A7%E5%85%89%E3%81%AE%E9%80%B2%E8%A1%8C%E3%82%92%E3%81%A8%E3%82%89%E3%81%88%E3%82%8B%E3%82%AB%E3%83%A1%E3%83%A9/
    等を参照下さい。「光の速度を撮影するで」検索すれば色々あります。
  • id:tmcatbird
     上記の通り、絶対座標は「超ひもの集合体」であると考えています。現在の物理学は、物質は超ひもの振動であることを解明しました。超ひもが物質として振動すると物質と見え、振動を止めると真空と見えます。
     真空が何も実体のない空間であれば、その位置を考えることは出来ません。しかし、真空中にも振動していない超ひもがあります。それが、光を一定速度で伝える実体であり、空間の実体です。実体があるので、その位置を考えることが出来ます。これが静止系です。 
     振動する超ひも自体が移動すると考えると、上記の通り加速運動によりGが生じることは説明出来なくなります。超ひも自体は動かないことが必要です。物質としての振動が次から次へと超ひもの上を伝わっているのを観察すると、物質が移動していると見えるのです。
     超ひもの振動自体が光速で伝わります。従って、光や物質を動かす4つの力は、そのまま光速で伝わります。しかし、物質はヒッグス粒子と言う振動により伝わることを妨げられています。その抵抗を移動エネルギーにより全て打ち消した時、物質としての振動は、本来の速度である光速で伝わる様になります。こう言う理由により、光速以上の速さで伝わるものはありません。
     絶対座標である「超ひも」の上を、光はCキロメートル/秒で、地球やカメラはVキロメートル/秒で伝わっています。
  • id:takejin
    スーパーストリングス理論は、学説として提出はされていますが、証明方法がない事象が多くて、まだ統一見解に達していません。解明されたというのは、物理学の常識ではないと思われます。
    絶対座標の検出方法は?
    ビッグ・バンはどう説明するんです?

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