特殊相対性理論に関する質問です。

マイケルソン•モーリーの実験結果は、
「どの慣性系から見ても光速は一定(ー①)」
であることを示しているとよく説明されると思うのですが、注意深くその実験結果のみに着目すると、推論などを除けば、
「地上に固定された慣性系から見ると、その慣性系に静止している光源から発せられた光の速さは一定」
ということを示しており、それ以上の(例えば①のような)ことは分からないと思うのですが、実際のところどうなのでしょうか？

そのように考えますと、①のお話しはアインシュタイン同期から思考したのであってますか？
https://note.com/s_hyama/n/n1c1f02208b20

だから特殊相対論におけるアインシュタイン同期（英語版）によるローレンツ変換によるローレンツ不変性はあくまでも、光速度不変と相対性原理を説明する手段の一つ（数学でいう公理）に過ぎず、

Clock synchronization, a universal light speed, and the terrestrial redshift experiment
Alan Macdonald Department of Mathematics Luther College, Decorah, IA 52101, U.S.A. [e-mail] Am. J. Phys. 51, 795 (1983)
要約 この論文は、（i）慣性格子の時計を同期させるために必要かつ十分な条件を示し、（ii）これらの条件が普遍的な光速を意味しないことを示し、（iii）地上 赤方偏移実験は、重力場の小さな慣性格子の時計を同期させることができるという証拠を提供します。
http://www.faculty.luther.edu/~macdonal/Synch.pdf

No.2 回答者： GOMΛFU 回答日時： 2022/03/25 18:58

単純な話です。

速度=距離÷時間
時間も距離も観測者の振る舞いで変わってしまうので、何か一定なものがないと計算式が成り立たなくなる。

この回答へのお礼

特殊相対性原理『全ての慣性系は同等』というのは、等価であって、
対称性を意味しないのでは？

お礼日時：2022/03/25 19:23

No.1 回答者： cobra921212 回答日時： 2022/03/25 17:43

『光の伝播の法則はいかなる慣性系から見ても全く同じ』は、特殊相対性原理を光の伝播の法則に当てはめて表現したものになります。

なので、①で解釈するのは貴方の仰る通りでナンセンスです。

実は特殊相対性理論の原理を正確に理解することは結構難しかったりします。

光速度不変の原理と特殊相対性原理を組み合わせることで、①が導かれるという貴方の認識は正しいです。

以下で詳しく説明します。

まず光速度不変の原理により、とある慣性系(O系)から伝播する光を見た場合、その光の伝播速度は光源がどのような相対速度で動いていようが変わらないことになります。

(これより、光源に対して静止している観測者の系をO'系と呼ぶことにします。)

しかしながら、光速度不変の原理のみではO系から観測される光の速度と、O'系から観測される光の速度が等しい保証はありません。なぜなら、O系とO'系とでは光の伝播の法則が異なる可能性があるからです。

そこで、特殊相対性原理『全ての慣性系は同等』を認めることにより、O系とO'系双方から観測される光の測度が等しい事となります。

この説明でわかりにくいようであれば、認める順番を逆にするとわかりやすいかもしれません。

まず、特殊相対性原理を認め、O系とO'系の光の伝播の法則が等しいことを認めます。

すると、『O系に対して静止した光源から出た光をO系から見た場合の光の伝播速度』と、『O'系に対して静止した光源から出た光をO'系から見た場合の光の伝播速度』は両者とも等しくcであることがわかります。

(要するに、どの慣性系で自分に対して静止している光源から出された光の速度を見ても、それらは全て等しくcだということです。)

しかしながら、O系からO'系に対して静止した光源から出た光を見た場合(つまり光源が自分に対して相対速度をもって動いている場合)にも光速度がcである保証はありません。

そこで、光速度不変の原理(光の速度は光源の運動によらない)を追加で認めてやることで、『O系から見ようがO'系から見ようが光の速度は等しくc』＝『光速度はいかなる観測者からみても一定』であることが担保されます。

そして、『光速度がいかなる観測者から見ても一定』であることから、ローレンツ変換が導かれます。

これにより、『物理法則はローレンツ変換に対して不変でなければならない』という特殊相対性理論の要請が完成するわけです。

この回答へのお礼

特殊相対性原理『全ての慣性系は同等』というのは、等価であって、
対称性を意味しないのでは？

ってリンク読まないと、知恵袋の回答といっしょじゃないか？

お礼日時：2022/03/25 17:53