光速度不変

Question

光速度不変はどこから導かれたのですか。いろいろなサイトでこのことについて書かれていますが、どれも納得できません。マイケルソン=モーリーの実験もエーテルが存在しないという証明にしかならない。光速度不変ということにすればマクスウェル理論が矛盾なく説明できるのでそういうことにした単なる仮定ということですか。自然、宇宙の観測などからはそれを証明できていると思うのですがそれはどういう内容ですか。

tknakamuri · Accepted Answer

光速不変を述べる論文としてはこれも有名だね。
光速にぶれがあるならなぜ連星はあんなふうに観測可能なの？
というはなし。観測結果から逆に光速のブレ幅を見積もってます。

http://www.ekkehard-friebe.de/Brecher-K-1977.pdf

s_hyama · Answer

＞もともとは、マクスウェルの方程式を不変にするような座標変換をローレンツが考えたのは確か。

電磁気学では一つの慣性系（自由空間）で光速は一定であることを要請しているだけで、系間の一定を要請してないのに、ローレンツ変換で対称化（特殊相対性原理）しているのが、間違いなんです。

endlessriver · Answer

#10さんへ

私の意図は、光速度不変は導かれないです。

そして、EMAN氏のサイトの意図も、電磁気学が特殊相対論を満たし
ているということで、よくある誤解のように、電磁気学から特殊相対
論が導かれるという意味ではありません。

ついでに説明すると、「特殊相対論≒ローレンツ変換」です。そして
これは慣性系間の時空理論であって、いかなる物理理論も、これを満
たさないといけません。

電磁気学は元々これを満たしていた(多分、光の理論でもあったから)。
しかし、力学はローレンツ変換を満たすように変更されました。

つまり、力学や電磁気学はローレンツ変換を満たすように作られてい
ますから、これから、ローレンツ変換が導かれても当然なのです。

このような誤解はありがちで、いくつかあります。
・運動の第一法則は第二法則の定理
・マクスウェルの式から電荷保存が導かれる
・光速度以上の速度がないことはローレンツ因子からの定理
など。

puyo3155 · Answer

＞EMAN氏のサイトにあるように、電磁気学からローレンツ変換が導かれます。

まったく違います。もともとは、マクスウェルの方程式を不変にするような座標変換をローレンツが考えたのは確か。ポアンカレも、他にも何人もいます。つまり電磁気学から作った変換式でした。

しかしアインシュタインは、電磁気学を使わずに、２つの仮定から、同等の式をいとも簡単に導き出し、その時空との意味付けをしたのです。

最初のその式を作り、つじつま合わせではあったけど、その名誉を称える意味で、その変換のことをローレンツ変換と呼ぶだけ。今電磁気学で式をいじれば当然そうなりますが、全然意味が違います。

s_hyama · Answer

＞マイケルソン=モーリーの実験もエーテルが存在しないという証明にしかならない。

光速度不変とマイケルソン・モーリーの実験は関係ないのだけど、あるとしてるのがインチキですね。
https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q13264369698

GOMΛFU · Answer

速度=距離÷時間
時間や距離の基準は光

tknakamuri · Answer

もし光速が様々な値をとるとすると、
ほんの僅かなブレだけでも、天体観測は不可能になります。

星の光が宇宙を何年も飛行しつつ、波面が崩れない
ことを説明出来ません。

endlessriver · Answer

よく読んでいませんでした。根本原理ですから証明できません。なお、 >光速度不変ということにすればマクスウェル理論が矛盾なく説明できるので< ●電磁気学は特殊相対性理論を満たしています(光速度不変も)。だから、EMAN氏のサイトにあるように、電磁気学からローレンツ変換が導かれます。 >単なる仮定< ●そうです。ただ、光速度不変は電磁気学から導かれます。 >宇宙の観測などからはそれを証明できている< ●周知のように、実験・観測から理論の証明できません。

finalbento · Answer

違った観点から追記を少し。

特殊相対性理論を物理理論ではなく数学の理論として説明すると「特殊相対性原理と光速度不変の原理を公理として採用した公理系」と言った表現ができると思います。公理ですから証明したり他の理論から演繹的に導き出したりする事はできません。そう言う意味では「光速度不変の原理は証明されていないし導き出されてもいない」と言って差し支えないでしょう。

もしも「光速度不変の原理が証明された」と言う表現を使うとすれば、それはあくまでも「実験的に証明された」と言う事に過ぎません。なので「将来は否定される」と言う可能性を常に持っている事になります。

PS:「将来否定される可能性がある」と言うのは光速度不変の原理に限らず、基本的にはすべての科学理論がそうです。

finalbento · Answer

なお私見ですが私は「エーテルが存在しない」と光速度不変の原理は同値だと解釈しています。マイケルソン=モーリーの実験が示しているのは「光速の測定において特別な立場は存在しない」と言う事です。そしてもし「Aさんの測った光速はcだがBさんの測った光速は2c」と言う事があったとすれば、光速がcに見える特別な立場が存在すると言う事になってマイケルソン=モーリーの実験の結果と矛盾する事になると思います。

光速度不変

光速不変を述べる論文としてはこれも有名だね。

＞もともとは、マクスウェルの方程式を不変にするような座標変換をローレンツが考えたのは確か。

#10さんへ

＞EMAN氏のサイトにあるように、電磁気学からローレンツ変換が導かれます。

＞マイケルソン=モーリーの実験もエーテルが存在しないという証明にしかならない。

速度=距離÷時間

もし光速が様々な値をとるとすると、

よく読んでいませんでした。

違った観点から追記を少し。

なお私見ですが私は「エーテルが存在しない」と光速度不変の原理は同値だと解釈しています。

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