片道での光速度測定実験

Q.片道で光の速度を測っても、光の速度は不変となります。従って、片道では光速度が変化すると考える「Kothimaro変換」の誤りが証明されました。

　直線で(片道で)光の速度を測っても、光の速度は不変となります。従って、片道の光速度は変化するが、往復で考えると光速度は不変となるとする「Kothimaro変換」は誤りではないですか。
　現在、最も精度の高い片道光速測定実験では、往路と復路との差は光速の1/10¹⁴以下であることが確認されています。以下で、この実験のシステムを説明します。
　物質中での光の速さは、物質の屈折率に反比例します。ある物質の屈折率をnとすると、その中を通る光の速さはc/n[m/s]となります。従って、光はその中を1秒間にc/n[m]進みます。この実際に進んだ距離に屈折率nを掛けたものを光路長と言います。光路長=c/n[m]×n=c[m]となります。従って、同じ光路長を光は同じ時間で進みます。
　先ず、「光路長」の異なる2つの経路である管Aと管Bを用意します。A管を真空とし、B管にはごく微量のガスを入れます。A管とB管の長さをc[m]とします。A管の光路長はc[m]ですが、B管の光路長はc*n[m]です。静止時には、光はA管を1秒で進み、B管をn秒で進みます。但し、A管とB管は、地球と同じv[m/s]で移動しています。
　そして、その移動している状態で、最初にA管を往路に、B管を復路にして、光の往復に要した時間�@を測定します。次に、B管を往路に、A管を復路にと逆にして、光の往復に要した時間�Aを測定します。
　時間�@と時間�Aに差が出るとすると、それは時間tとt’との差です。光が往路を(c*n−c)[m]行く時間がt’で、光が復路を(c*n−c)[m]行く時間がtです。
　実験の結果、時間�@と時間�Aの差はほとんど無かったのです。と言うことは、復路の光速度αと往路の光速度βが同じと言うことです。従って、往路も復路も光速度は不変と観測されるのです。
　これで、「Kothimaro変換」が誤っていることを証明出来ました。

A.それでは、光はガスの移動速度の影響を受けてしまいます。従って、この方法では、片道で光速度不変となることを証明することは出来ません。

　この実験では、光が通過する物質自体の動きが、光の速度に影響を与えてしまっています。光は、ガスの中では進み難くなります。実験1では、そのガスが青い光の進行方向(復路)へ動いているのですから、青い光は速く進むことが出来ます。実験2では、そのガスが赤い光の進行方向(往路)とは逆方向へ動いているのですから、赤い光は遅くしか進むことが出来ません。この実験から分かることは、光は物質中を物質から見て一定速度で通過すると言うことです。
　「光速度不変の原理」とは、これとは異なり、何も無い真空中を進む光をどの様に移動しながら見ても、その光の速度は不変と観測されると言う意味です。
　上記の様に、物質中では、光は装置の移動速度の影響を受けます。しかし、真空中では、光は装置の移動速度の影響を受けません。なのに、真空中でも光の装置から見た相対速度は不変なのです。ですから、光の相対速度は観測者の動きに影響されず不変であることを確認する実験は、往路復路共に真空中で行わなければなりません。

　しかし、直線で光の速度を測定することは出来ません。その為には、光が出発した時と到達した時を、異なる地点で確認しなければなりません。それには、「時間合わせ」が必要になりますが、それが出来ないからです。光を往復させて測れば、同じ地点で出発時と到達時を確認することが出来るので、「時計合わせ」が必要ないのです。従って、光速度不変の実験は、光を往復させてせざるを得ないのです。そして、往復で測ると光速度は不変となるのです。