第一部光速度不変 (物理・数学・生物・歴史・哲学・宗教の未解決問題を扱います。貴方もアイデアをリリースして見ましょう。いざ思考の迷宮へ)
光速度不変の原理の仕組み CATBIRD著
Ⅰ.高速移動すると、時間は遅れ空間は伸びる。しかし、光速度は変わらない。
私が高速で移動すると、どの様な変化が現れるでしょうか。普通に考えれば、他の物の移動速度が変わって見えるでしょう。時間や空間が変化するとは思えません。時間や空間は絶対的です。それに比べて、物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その様に思うのです。
高速で移動する私の時間と空間は変化します。その時、私の時間はゆっくりと経過します。そして、私の空間は伸びます。この様に、時間と空間が一体として変化するので、観測される光の速度はc[m/s]で不変となります。こう言う意味で、光速度は絶対的です。それに比べて、時間と空間は相対的なのです。
しかし、並走しながら光の速度を測ると、光の速度は遅くなりそうに思えます。また、対面する形で光の速度を測ると、光の速度は速くなりそうです。それでも相対性理論は、双方とも光の速度はc[m/s]としか測れないとします。これを、「光速度不変の原理」と言います。
時間や空間が変化し、また光の相対速度(移動する私から見た光の速度)は変わらないと言うのは、大変理解し難いことです。その為に、今まで多くの人の頭を悩ませて来ました。私は、このホームページで、その仕組みを解明しよう思います。
Ⅱ.v[m/s]で移動する時計は、1秒間に√(1-v2/c2)秒を刻む
先ず、光速で移動すると、時間が遅くなる仕組みを解説します。実際に、高速で移動する時計は遅れます。高速で移動するGPS衛星に搭載されている時計は遅れるので、少し速く進む様に調整されています(ここでは、重力による時計の遅れは考えません)。
GPS衛星の速度をv[m/s]とします。搭載される時計は、地上では1秒間に1/√(1-v2/c2)秒を刻む様に設定されています。GPS衛星が軌道に乗った時、時計が調整されていないと、1秒間に√(1-v2/c2)秒を刻む様になります。従って、調整された時計は、軌道上では1秒間に1/√(1-v2/c2)秒×√(1-v2/c2)=1秒を刻む様になり、地上の時計とシンクロします。
相対性理論ではこの現象を、「vkm/秒で移動する物質は、質量が1/√(1-v2/c2)倍に増加した様に振舞う。」と表現します。
しかし、実際に質量が増加する訳ではありません。v[m/s]で移動する物質は、静止時に比べて√(1-v2/c2)倍しか動けなくなるので、この様に表現するのです。
では何故、v[m/s]で移動する物質は、静止時の√(1-v2/c2)倍しか動けなくなるのでしょうか。そのことを説明します。v[m/s]でX軸方向へ移動する粒子αに、移動エネルギーを加えてY軸方向へ動かします。粒子αが静止している時は、Y軸方向へ最大c[m/s]で動かすことが出来ます。しかし、v[m/s]で移動する粒子αは、Y軸方向へ√(c2-v2)[m/s]でしか動かすことは出来ません。
この時、粒子αの速度は√[{√(c2-v2)}2+v2]=c[m/s]となります。粒子αが、Y軸方向へ√(c2-v2)[m/s]を超えて動くと、その速度はc[m/s]を超えてしまいます。あらゆるものの速度はc[m/s]が限界です。その為に、それ以上の速さでY軸方向へ動かすことは出来ないのです。
静止時には、粒子αをc[m/s]で動かすことが出来ました。v慣性系では√(c2-v2)[m/s]でしか動かすことが出来なくなります。従って、粒子は、v慣性系では静止系に比べて√(c2-v2)[m/s]÷c[m/s]=√(1-v2/c2)倍の速度でしか動けないのです。
粒子の速度が光速に近づく程、加速し難くなる事実は、加速器の実験で実証されています。相対性理論は、その現象をm=m0/√(1-v2/c2)と表します。m=v[m/s]で動く物質の質量、m0=静止時の物質の質量です。そして、カウフマンは、様々な速度の電子を曲げる実験を行い、相対性理論の通りに電子は動かし難くなることを確認しました。
つまり、vkm/秒で移動する時計の内部の構造は、静止時に比べて、√(1-v2/c2)倍でしか動かなくなります。従って、この時計は1秒間に√(1-v2/c2)秒を刻む様になります。故に、時間の変換式は、
①t'=t*√(1-v2/c2)
となります。t=1を①に代入すると、t'=√(1-v2/c2)秒となります。これは、静止系の1秒間に、v慣性系の時計は√(1-v2/c2)秒を刻むことを表しています。
Ⅲ.v慣性系では、空間は横方向に1/√(1-v2/c2)倍伸びる
その時、距離はどの様に測れるでしょうか。距離を測るには、定規で測る方法と、光を当てて測る方法とがあります。後者を説明します。目的物にレーザーを当て、私の所に反射して返って来るまでの時間を計ります。光の往復に要した時間×光速c[m/s]÷2で、私から目的物までの距離を計算します。
この2つの方法で距離を測ると、横方向(進行方向)では距離が1/√(1-v2/c2)倍長く測れるのです。これに比べて、縦方向(上下左右方向)では変化はありません。
Ⅳ.それは、定規がローレンツ収縮するからである
定規で測った場合、横方向では長さが1/√(1-v2/c2)倍と測れることを説明するには、先ず「ローレンツ収縮」を知らねばなりません。
v[m/s]で移動する定規は、横方向に√(1-v2/c2)倍収縮します。これを「ローレンツ収縮」と言います。その仕組みを、解説します。
物質を構成する粒子同士は、お互いに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、物質は横方向に√(1-v2/c2)倍収縮するのです。
以下、便宜上、粒子間の距離をc[m]として説明します。
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。では何故、原子同士は反発し合いバラバラとはならず、お互いに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。こうして、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。従って、2個のプラスの電荷を帯びた原子核は、お互いの間にあるマイナスの電荷を帯びた電子の高密度部分に引き付けられます。
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v[m/s]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ます。そして、物質はローレンツ収縮します。
横方向に√(1-v2/c2)倍収縮した定規を使って、距離を測ってみましょう。空間の実体は「超ひもの網」です。この上を光はc[m/s]で伝わります。横方向はc[m]の長さの「超ひもの網」をc/√(1-v2/c2)[m]と測ります。縦方向ではc[m]の長さの「超ひもの網」をc[m]と測ります。従って、空間の変化は
②x'=x/√(1-v2/c2)
③y'=y
④z'=z
となります。
Ⅴ.レーザー装置と遅れた時計で測っても、横方向の距離は1/√(1-v2/c2)倍となる
今度は、レーザー装置と時計を使って距離を測って見ます。私と目的物との距離をc[m]とします。静止時には、縦方向も横方向も、目的物に反射したレーザーは2秒で私の所に戻って来ました。光の絶対速度はc[m/s]です。従って、往復距離は2秒×c[m/s]=2c[m]と計算されます。片道の距離は2c[m]÷2=c[m]です。
次は、私と目的物とはv[m/s]で並走しています。この時、私と目的物との距離は幾らと測れるでしょうか。レーザーの往復距離は、縦方向は2c/√(1-v2/c2)[m]・横方向は2c/(1-v2/c2)[m]となります。以下で、その仕組みを解説します。
私と真上にある目的物は、v[m/s]で右に移動しています。私はレーザー装置を持って緑の矢印の通り移動します。レーザーは、赤の矢印の通りc[m/s]で移動し目的物に当たります。私が見たレーザーの相対速度は、第二余弦定理より√(c2+v2-2cv*cosθ)[m/s]となります。縦方向にはcosθ=v/cなので、レーザーの速度は√(c2-v2)[m/s]となります。目的物に反射して戻って来る速度も同じです。
従って、レーザーが縦に往復するのに要する時間は
2c[m]÷√(c2-v2)[m/s]=2/√(1-v2/c2) 秒
です。レーザーの絶対速度はc[m/s]なので、縦方向にレーザーが往復する実際の距離は
2/√(1-v2/c2) 秒×c[m/s]=2c/√(1-v2/c2)[m]
です。
今度は横方向です。横方向の往路は、cosθ=1なので、横往路の光の相対速度は(c-v)[m/s]です。
従って、レーザーが横方向の往路を行くのに要する時間は
c[m]÷(c-v)[m/s]=c/(c-v)秒
です。
横方向の復路は、cosθ=-1なので、横復路のレーザーの相対速度=(c+v)[m/s]です。
従って、横方向の復路に要する時間は
c[m]÷(c+v)[m/s]=c/(c+v)秒
です。
故に、横方向の往復に要する時間は
横往復時間=c/(c-v)秒+ c/(c+v)秒=2/(1-v2/c2)秒
です。レーザーの絶対速度はc[m/s]なので、
横の往復距離=2/(1-v2/c2)秒×c[m/s]=2c/(1-v2/c2)[m]
です。
これで、私と目的物がv[m/s]で並走すると、縦の往復距離は2c/√(1-v2/c2)[m]・横の往復距離は2c/(1-v2/c2)[m]となることが分かりました。
つまり、縦方向は、レーザーは2/√(1-v2/c2)秒で戻って来ます。しかし、v[m/s]で移動する私の持っている時計は、2/√(1-v2/c2)秒に2秒を刻む様になります。従って、私は縦方向に往復したレーザーは2秒で戻って来ると計ります。光の速度はc[m/s]と考えるので、私と目的物との距離は、2秒×c[m/s]÷2=c[m]と算出されます。
次は横方向です。横方向はレーザーは2/(1-v2/c2)秒で戻って来ます。しかし、v[m/s]で移動する私の持っている時計は、2/√(1-v2/c2)秒に2秒を刻む様になります。従って、私は横方向に往復したレーザーは2/√(1-v2/c2)秒で戻って来ると計ります。光の速度はc[m/s]と考えるので、私と目的物との距離は、2/√(1-v2/c2)秒×c[m/s]÷2=c/√(1-v2/c2)[m]と算出します。
この様に、遅れた時計とレーザー装置を使うと、v慣性系では、横方向の距離は実際よりも1/√(1-v2/c2)倍長く測れるのです。縦方向では、距離の変化はありません。従って、空間の変換式は
②x'=x/√(1-v2/c2)
③y'=y
④z'=z
となります。これは、ローレンツ収縮した定規を使って長さを測った時と全く同じです。従って、定規を使ってもレーザー装置を使っても、距離はこの様に測定されます。
Ⅵ.従って、正しい時間と空間の変換式は次の通りである
従って、時間と空間の変換式は
①t'=t*√(1-v2/c2)
②x'=x/√(1-v2/c2)
③y'=y
④z'=z
であることが分かりました。
Ⅶ.時間と空間がこの様に変化すると、光速度は不変となる
時間と空間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。
ところで、光を追いかけてその速度を測る事は出来ません。通常、光の速度を測定する場合、鏡を使い光を反射させて、光が戻って来るのに要する時間を計ります。光の往復距離÷所要時間より、光の速度を計算します。そうすると、光速度は必ずc[m/s]と測定されるのです。以下でその仕組みを説明します。
測定装置を、半径c[m]の球体の内面鏡とします。光はその中心から発して、内面鏡に反射して再び中心へ帰ってきます。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。従って、光の速度は全て2c[m]÷2秒=c[m/s]です。
では、この内面鏡がv[m/s]で移動すると、光の速度は幾らと計れるでしょうか。内面鏡は、ローレンツ収縮して横方向に√(1-v2/c2)倍縮みます。縦方向の変化はありません。
v[m/s]で内面鏡が移動すると、ローレンツ変換収縮しなければ、前述の様に、光の往復距離は、横方向では2c/(1-v2/c2)[m]に、縦方向では2c/√(1-v2/c2)[m]になります。しかし、内面鏡はローレンツ収縮するので、横方向の往復距離は2c/(1-v2/c2)[m]×√(1-v2/c2)= 2c/√(1-v2/c2)[m]と、縦方向の往復距離と同じになります。そして、光の絶対速度はc[m/s]です。従って、光が出発して中心に戻るのに要する時間は、2c/√(1-v2/c2)[m]÷c[m/s]=2/√(1-v2/c2)秒となります。
一方、v[m/s]で移動する時計は2/√(1-v2/c2)秒間に2秒を刻む様になります。そして、静止時には、内面鏡の半径は縦も横もc[m]です。v[m/s]で移動すると、この内面鏡は横方向に√(1-v2/c2)倍収縮します。しかし、定規も横に√(1-v2/c2)倍収縮します。故に、v慣性系では、横方向の半径c*√(1-v2/c2)[m]をc[m]と定義します。縦方向は、内面鏡は変化しませんし、定規も変化しません。
従って、v慣性系では、縦往復した光も横往復した光も、2秒間に2c[m]進んだと観測されます。従って、光の相対速度は常に2c[m]÷2秒=c[m/s]と不変となります。
この様に、装置自体がローレンツ収縮するので、光速度は常に不変となります。では、離れた物質間では距離は変化しませんが、その間で光を往復させて光の速度を計ると、幾らとなるでしょうか。
私と目的物の距離をc[m]とします。Ⅷで説明した通り、レーザーは、縦往復では2c/√(1-v2/c2)[m]を2/√(1-v2/c2)秒で戻ります。しかし、v慣性系の私が持っている時計は2/√(1-v2/c2)秒間に2秒を刻むので、レーザーは2秒で往復して戻って来たと計れます。この時、私は光の速度をc[m/s]と仮定するので、往復距離をc[m/s]×2秒=2c[m]と計算するのです。従って、片道の距離はc[m]と算出します。
このc[m](v慣性系の)を光は、当然2秒(v慣性系の)で往復して戻って来ます。レーザーと言う光を使って、その距離を求めたのですから。従って、光の速度は2c[m]÷2秒=c[m/s]と計測されます。
今度は横往復です。レーザーは、横往復では2c/(1-v2/c2)[m]を2/(1-v2/c2)秒で戻ります。しかし、v慣性系の私が持っている時計は2/√(1-v2/c2)秒間に2秒を刻むので、レーザーは2/√(1-v2/c2)秒で往復して戻って来たと計れます。この時、私は光の速度をc[m/s]と仮定するので、往復距離をc[m/s]×2/√(1-v2/c2)秒=2c/√(1-v2/c2)[m]と計算するのです。従って、片道の距離はc/√(1-v2/c2)[m]と算出します。
このc/√(1-v2/c2)[m](v慣性系の)を光は、当然2/√(1-v2/c2)秒(v慣性系の)で往復して戻って来ます。レーザーと言う光を使って、その距離を求めたのですから。従って、光の速度は2c/√(1-v2/c2)[m]÷2/√(1-v2/c2)秒=c[m/s]と計測されます。
以上の様に、往復で計ると、光速度は常にc[m/s]と不変となります。これが、「光速度不変の原理」の仕組みです。
Ⅷ.正しい変換式を「CATBIRD変換」と呼ぶ
従って、光速度の変換式は
⑤c'=c
です。
①から⑤をまとめると、時間・空間・光速度の変換式は
①t'=t*√(1-v2/c2)
②x'=x/√(1-v2/c2)
③y'=y
④z'=z
⑤c'=c
となります。これを、「CATBIRD変換」と呼ぶことにします(2014/2/26 PM23:38)。
トップページでは
⑥t'=t/√(1-v2/c2)
⑦c'=(c-vcosθ)
となっています。これは、片道で考えた変換式であり、往復で考えると上記①から⑤の通りとなります。
⑥②③④⑦の変換式を片道CATBIRD変換・①②③④⑤の変換式を往復CATBIRD変換と呼びます。
Ⅸ.マイケルソンとモーレーの装置もローレンツ収縮したので、光は同時に戻った
光の相対速度を最初に測定したのは、マイケルソンとモーレー(以下、MMと言います)です。鏡を使い片道11ｍの距離を横方向と縦方向とに往復させました。その結果、上記の仕組みにより、2本の光は同時に出発点に戻って来たのです。
MM装置がローレンツ収縮しなければ、光の縦方向の往復距離は22/√(1-v2/c2)ｍ・横方向の往復距離は22/(1-v2/c2)ｍとなります。
高速移動により、MM装置が横方向に√(1-v2/c2)倍収縮したのです。その為に、光の往復距離は、縦横共に22/√(1-v2/c2)ｍとなり2本の光は同時の戻って来たのです。しかし、ローレンツは、物質がエーテルに押されて収縮すると考えました。そのことを理論的に解明出来ず、エーテルは否定されました。
しかし、前記の様に、粒子間に働く引力と斥力の変化を考えれば、物質の収縮を説明することが出来ます。
Ⅹ.「ローレンツ変換」が「CATBIRD変換」と異なるのは何故か
一方、ローレンツ変換は
⑤t'=(t-vx/c2)/√(1-v2/c2)
⑥x'=(x-vt)/√(1-v2/c2)
⑦y'=y
⑧z'=z
です。確かに、空間と時間がこの様に変化すれば、光速度は不変となります。
変換前の光をOP=⑨(x,y,z)= (ct*cosθ,ct*sinθ,0)とし(平面で説明します)、変換後の光をO'P=(x',y',z')とします。光は、静止系である「超ひもの網」上を伝わります。Pは、原点Oを出発した光のt秒後の位置です。
OP=√(x2+y2+z2)=√{( ct*cosθ)2+( ct*sinθ)+02}=ct[m]です。光は、この距離をt秒で進みます。従って、光の速度は、ct[m]÷t秒=c[m/s]です。
では、変換後のv慣性系から見た光の移動した距離は幾らとなるでしょうか。それは、黒の矢印のO'Pとなります。
光のX軸上の移動距離O'Rは、(ct*cosθ-vt)[m]が1/√(1-v2/c2)倍に伸びるので、(ct*cosθ-vt) /√(1-v2/c2)[m]と見えます。x= ct*cosθなので、(x-vt)/√(1-v2/c2)[m]です。
光のY軸上の移動距離は、変化がないのでy[m]です。光のZ軸上の移動距離も、変化がないのでz[m]です。
従って、光の進んだ距離=O'P=√{((ct*cosθ-vt)/√(1-v2/c2))2+( ct*sinθ)2+02}=(c-vcosθ)t/√(1-v2/c2)[m]です。
光はO'Pをt秒で進む様に見えます。しかし、v慣性系では、このt秒は(t-vx/c2)/√(1-v2/c2)秒と測定されます。x= ct*cosθなので、t秒は(c-vcosθ)t/c√(1-v2/c2)秒と計れます。従って、光の速度は
(c-vcosθ)t/√(1-v2/c2)[m]÷(c-vcosθ)t/c√(1-v2/c2)秒=c[m/s]
と不変となります。
しかし、GPS衛星搭載の時計の遅れからしても、時間の変換式は、①t'=t*√(1-v2/c2)です。決して⑤t'=(t-vx/c2)/√(1-v2/c2)ではありません。また、光はあくまでも「超ひもの網」上のOPを進んでいます。決してO'Pを進んでいる訳ではありません。ただ、そう見えるだけです。
ローレンツ変換は、一体何を表しているのでしょうか。実は、ローレンツ変換は、v慣性系で光の移動した距離と時間を求める式なのです。
光のX軸上の移動距離は、(ct*cosθ-vt)[m]です。しかし、空間はCATBIRD変換するので、v慣性系ではそれを(ct*cosθ-vt)/√(1-v2/c2)[m]と測ります。Y軸上の移動距離はct*sinθ[m]、Z軸上の移動距離は0[m]です。
従って、光の進んだ距離は、√{((ct*cosθ-vt)/√(1-v2/c2))2+( ct*sinθ)2+02}=(c-vcosθ)t/√(1-v2/c2)[m]です。
t=1秒間では、光の進んだ距離=(c-vcosθ)/√(1-v2/c2)[m]です。光源と鏡の距離を、この2(c-vcosθ) /√(1-v2/c2)[m]離し、共にv[m/s]で並走させます。そして、その間に光を往復させて、その光の速度を測定して見ましょう。少々複雑ですが、これがローレンツ変換の真の意味です。
光の往復した距離=2(c-vcosθ)/√(1-v2/c2)[m]
光の往復に要した時間=2(c-vcosθ)/c√(1-v2/c2)秒です。これは、レーザー装置とCATBIRD変換で遅れた時計を使い、かつレーザーの速度をc[m/s]と仮定して距離を計算するからです。往復時間×c[m/s]=往復距離と算出するので、必ず距離÷c[m/s]=時間となるのです。この循環論法により、光速度は必ず2(c-vcosθ)/√(1-v2/c2)[m]÷2(c-vcosθ)/c√(1-v2/c2)秒=c[m/s]となるのです。
従って、片道の平均を出すと
光の片道に要した時間=t'=(c-vcosθ)t/c√(1-v2/c2)
X軸上の光の移動距離=x'=(ct*cosθ-vt)/√(1-v2/c2)= (x-vt)/√(1-v2/c2)
Y軸上の光の移動距離=y'=ct*sinθ=y
Z軸上の光の移動距離=z'=0=z
X=ct*cosθ、cosθ=x/ctです。故に
⑩t'=(c-vcosθ)t/c√(1-v2/c2)=(t-vx/c2)/√(1-v2/c2)
⑪x'=(ct*cosθ-vt)/√(1-v2/c2)= (x-vt)/√(1-v2/c2)
⑫y'=y
⑬z'=z
となり、ローレンツ変換が導かれます。従って、ローレンツ変換式の真の意味は、v慣性系で光の進んだ距離と時間を表すものなのです。
１１.往復で光速度不変であれば、全ての慣性系で物理法則は同一となる
皆さんは、何だと思われたことでしょう。片道の光速度が不変なのではなく、往復させて測ると光速度が不変になるのですから。しかし、この事実は、物理学上重要な意味を持っています。この仕組みにより、全ての慣性系で物理法則は同一となるのです。
地球の速度に応じて、重力による落下速度や、電磁気力により物体が動かされる速度が変わるでしょうか。実際に、地球は自転し、太陽の周りを公転し、太陽は銀河の中を公転しており、銀河同士はビッグバンの爆発により、高速で遠ざかっています。地球は大変複雑な加速減速運動をしており、地球の絶対速度は常に複雑に変化していると考えられます。
しかし、地球の移動速度に関係なく、常に同じ強さの重力や電磁気力が生じ、物体は常に同じ速度で動かされます。物体の落下速度を計算する重力定数やマックスウェルの方程式は、地球の移動速度を全く考慮していません。つまり、地球の移動速度に関係なく、光が真空中を伝わる速度は同じであり、その為に生じる電磁気力の強さは不変であるとしています。そして、現実に不変なのです。
これは何故でしょうか。電磁気力は、電荷を帯びた物質間を電磁波が往復することで生じます。電荷を帯びた2つの粒子が、v[m/s]で併走しながら電磁波を交換し合うと、前記の様に、電磁波の往復距離は縦1/√(1-v2/c2)倍・横1/(1-v2/c2)倍に伸びます。従って、v慣性系では生じる電磁気力は弱まりそうです。
しかし、v[m/s]で移動する物質は、横方向に√(1-v2/c2)倍ローレンツ収縮します。これで、電磁波の往復距離は縦横共に、静止時に比べて1/√(1-v2/c2)倍の距離となり、電磁波が往復するのに要する時間も、1/√(1-v2/c2)倍となります。しかし、時計の進み方も、1/√(1-v2/c2)倍とゆっくりとなっています。従って、電磁波の往復に要する時間は静止時と同じと計れます。つまり、光の速度は不変となります。その為に、v慣性系では、静止時と同じ電磁気力が生じたと観測されるのです。
重力も同様です。重力は、物質間をグラビトンが光速で往復することで生じます。電磁気力の場合と同様の現象が起こり、全ての慣性系での落下の方程式は同一となるのです。
離れた物体同士ではどうでしょうか。物体同士c[m]離して見ます。この間を電磁波が往復します。縦方向は、上記と同じです。横方向は、c[m]をc/√(1-v2/c2)[m]と測ります。往復すると、2 c/√(1-v2/c2)[m]です。そして、電磁波はその間を2c/(1-v2/c2)秒で往復しますが、時計が遅れるので、2c/√(1-v2/c2)秒と計ります。従って、光の速度はc[m/s]と静止時と同じとなるので、生じる電磁気力の強さも静止時と同じと観測されるのです。
ところで、生じる電磁気力の強さは、光の速度に影響されます。光の速度は真空中が最も速く、物質中では遅くなります。従って、物質中では生じる電磁気力は弱くなるのです。上記の通り、移動しても電磁波の速度は不変なので、生じる電磁気力の強さも不変と観測されるのです。
１２.そうなると同時性は相対的となる
グラビトンや電磁波が、物質間を往復するのに要した時間に応じた強さの重力や電磁気力が生じます。つまり、何時相手の粒子にグラビトンや電磁波が届いたのかは関係ないのです。半径c[m]の内面鏡を思い出して下さい。光の発射する角度により、その光が内面鏡に反射した時は異なります。しかし、全ての方向へ発した光は、静止時と同じ時間で戻って来ます。従って、全ての方向において生じる重力や電磁気力は不変と観測されるのです。
片道の光速度は、不変ではありません。しかし、一々物質の収縮と光速度の変化を求めて、生じる電磁気力の強さを計算することは無駄です。結果は同じなのですから、往路と復路共に光速度は不変と仮定して、物理計算をした方が合理的です。
つまり、相手の粒子にグラビトンや電磁波の届いた時は方向により異なりますが、それを同時として物理計算をしても良いことになります。これを「同時性の相対性」と言います。
また、強い重力が時計に掛かると、時計を構成する粒子は動き難くなり、高速で移動した場合と同様の現象が起こります。
１３.私の結論
私の到達した結論は、「時間及び空間自体は変化しない。変化するのは物質の方である。物質が変化するスピードが遅れ又収縮するので、時間や空間が変化した様に観測される。」です。
