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光時計について
宇宙船(速度v)の床に光源を置き天井に鏡をつける。宇宙船内で観測する光が1往復の時間をTとする。
これを宇宙船外から観測すると、光源から斜めに進み、鏡から斜めに帰ってくるのでTよりも多くの時間がかかる
のような説明がよくあると思います。
これは光速度不変の原理に反していませんか?
速度が不変なら斜めに進むことはないのではありませんか?

「光時計について 宇宙船(速度v)の床に光」の質問画像

A 回答 (16件中1~10件)

宇宙船外(a)で見る光は【D】しかない。


目の前を宇宙船が通り過ぎたところで(D)の光に変化は「無い」。

宇宙船の中から見る光は、間延びして遅いのだが、
宇宙船の時間の速さもVに準じて遅くなるので
【通常の光と変わらない】ように見える。
それを宇宙船に乗っていない第三者(a)が見ることは出来ない。

間延びした光を観察するためには
時速10億8千万キロで追いかける必要がありますから。
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抜本的に勘違いしてますね。

古典論で考えて、光の速さが一定になるのではなく、光の速さが一定と仮定してすべてを考えて、時間や空間がどうなるかを考える。そのための思考実験なので、主従が逆ですね。
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>わかりました。

買ってみます

おお、こちらに改訂版も有るようです。

https://www.amazon.co.jp/時空の物理学-相対性理論への招待-テイラー/dp/4768702511/ref=dp_ob_title_bk

私は古い方しか読んでません。しかし高いですね。
まあ、古本で高額で取引されているのは、根強い人気の
証ですけど。
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この回答へのお礼

そちらを買いました。ありがとうございます。

お礼日時:2018/10/07 21:17

”同じ現象”をみてるのだから、片方が電球から出て電球に返ってくるなら、同じ現象を見てる別の人も、電球から出て電球に返ってくるに決まっているじゃない。


頭の中で勝手になにか別のものだと思い込んでいるのでは?
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>鏡から斜めに帰ってくるのでTよりも多くの時間がかかる


日本語の理解大丈夫?。
斜めに帰ってくるからTより多くの時間がかかって当たり前ですよ。
直線の往復と、斜めでの往復ではどちらが距離が長い?、光速不変だから、距離の長い方が時間がかかる。
頭の中、いったいどうなってんの?。
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毎度同じことを言ってますが、相対論やるなら


ニュートンカ学のような神の視点から考えるのではなく、
「時間や距離を測るということは、いったいどういうことなのか?」
をとい直す必要が有ります。彼の論文もそこから始まります。

光時計から相対論を始めるのははっきり言って時間の無駄。

私のお勧めはこれ。とっても易しく、しかし厳密に書かれた入門書です。

https://www.amazon.co.jp/時空の物理学―相対性理論への招待-テイラー/dp/4768701035
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この回答へのお礼

わかりました。買ってみます。

お礼日時:2018/10/07 11:36

No3,4です。



>光速度不変というのは、あるひとつの慣性系内で、観測した場合光速度が不変ということでしょうか。

ちがいます。慣性系相互において光速度不変はなりたちます。

ここで思考実験をしましょう。
地上と宇宙船とで全く同じ光を往復する装置をつくるとしますよね。

地上の装置では光は往復しているだけですし、宇宙船内部でその装置をみたときも光は往復しているだけです。
別にジグザグになっているわけではありません。

ところが、地上から宇宙船の装置をみたときに光の軌跡はジグザグに往復しているように見えます。
光の軌跡が長くなるのですよ。
ところが光速度不変の原理があるから、地上の装置の光速度も、地上からみた宇宙船の光速度も同じに見えます。
ということは、地上から宇宙船をみた場合、軌跡が長い宇宙船の光は往復していないように見えます。

これをアインシュタインは逆転の発想でみたんですよ。
光速度が一定ならば、宇宙船の時間の進み方が遅れているんだ!ってね。
同じ事が宇宙船からみた地上の装置にもいえます。
慣性系相互では、相手の時計が遅くみえるんですよ。

じゃあ時間ってなんだということになりますよね。
時間は各慣性系によって異なるというのが相対論の結論です。
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>>これは光速度不変の原理に反していませんか?<<


Tよりも多くの時間がかかりますが、移動距離も長くなるので、(光)速度は一定となります。

>>速度が不変なら斜めに進むことはないのではありませんか?<<
斜めに進むことと、光速度不変は直接関係ありません。
宇宙船の外から見ると宇宙船の空間のx座標が vtの速度で移動しています。したがって、宇宙船
の空間をy軸方向に移動する光は、宇宙船の外から見るとx軸方向に斜めに移動します。
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>とすると、船外でも船内でも光が上に進むということでいいのでしょうか


同じなのは「光速」です。光速度じゃない。
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>ネットや本にまで嘘が書かれていたんですね。


理化学辞典や大学の教科書は「光の速さ」や「光速」ですね。
英語の解説も speed of lightだし・・・

光速度の方が重々しくて格好いいから、犯人は恐らくマスコミだろうにー票。
どうでも良いけど。
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この回答へのお礼

わざわざ調べてくださったんですね。ありがとうございます。
手元にある本では光速度不変の原理
となっていました。

お礼日時:2018/10/06 19:36

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もう少し厳密に言うと、物理の法則に理由がないというには、いくつかのパターンがあります。

① その理論がその時点において、最先端であり、他の理論や仮説も含めて、説明できるような理屈が存在しない。

 例えば、ニュートンが古典力学を発表し、万有引力があるんだ・・・といってから、それが、アインシュタインの相対性理論に上書きされるまでの数百年間、

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