★第一部光速度　 近日点の移動 マックスゥエル マイケルソンとモーレー 光行差 c-vcosθ 物質収縮 自然哲学 物質変化 静止系 光速度不変の要請 逆変換 レーザー 速度の加法則 横ドップラー 時空間の変化 ローレンツ収縮 リングレーザージャイロ 同時性の相対性 ウラシマ効果 物質波

光速度不変の要請

1.光速度を不変と仮定する必要性

　光速度は不変ではありません。ロケットの自動操縦に使用するリングレーザージャイロ装置では、 光の速度を(c-vcosθ)[m/s]と設定しています。では何故「光速度不変の要請」が必要なのでしょうか。

2.マックスウェルの方程式

　それは、マックスウェルの方程式では、電荷を帯びた物質同士が静止して電磁波を交換し合っても、 相対的位置関係を変えずに、同じ方向へ同じ速度で移動しながら電磁波を交換し合っても、 その間に生じる電磁力の強さは同値となります。

3.電磁力の強さは変化するか

　電磁力の強さは、物質間の距離の2乗に反比例します。L離れた物質同士が、速度vキロメートル/秒で移動しながら 電磁波を交換し合うと、電磁波の往復距離は次の様になります。
　電磁波の往復距離は、電磁波が進行方向に往復した場合2L/(1-v2/c2)、縦方向に往復した場合2L/√(1-v2/c2)となります。 従って、速度vで移動すると、生じる電磁力の強さは変化し、おまけに方向によってもその強さは異なると思えます。 しかし、現実には速度vで移動しても、物質間に生じる電磁力の強さに変化はありません。

4.矛盾の解消方法

　そこで、物質が速度vで移動しても、両者間を行き来する電磁波の相対速度は不変であり、常に2L/cの時間で電磁波は往復する。 その為に、生じる電磁力の強さは一定であると結論付ける必要がある様に思えます。

5.電磁力の強さが変化しない理由

　物質は速度vで移動すると、進行方向に(1-v2/c2)、縦方向に√(1-v2/c2)収縮します。その為、電磁波の往復距離は、 進行方向の往復距離=2L(1-v2/c2)/√(1-v2/c2)=2L、縦方向の往復距離=2L√(1-v2/c2)/√(1-v2/c2)=2Lとなります。 どの方向に往復しても、静止時と同じ2Lとなるので、生じる電磁力の強さは静止時と同値なのです。

6.正しい変換式で物理現象を計算出来るか

　ただ、一々電磁力の相対速度と物質の収縮率を求めて、生じる電磁力の強さを計算することは困難です。
　どうせ静止時と同じであるなら、電磁力の相対速度は一定で、物質も収縮しないと仮定し、マックスウェルの方程式をそのまま使用して、 計算した方が合理的です。この思考方法が、「光速度不変の要請」です。

7.特殊相対性理論

　ローレンツ変換を基礎とする、特殊相対性理論も、「光速度不変の要請」を容れることにより、物理計算を可能にしています。従って、 特殊相対性理論はあらゆる試験をパスして来ました。