光速度不変

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。

No.3 回答者： puyo3155 回答日時： 2022/07/12 21:22

導かれてなんかいませんよ。

物理の一丁目一番地を勉強しましょう。

まず、

・　マクスウェルの方程式がある慣性系で成り立つ時、ガリレイ変換した座標系では方程式が成り立たないでこまっていた。

・　エーテールのような絶対座標となりうる媒体を想定したが、実験結果からそれはない。実測すると、どれもがまるで静止座標系のようになり、光速度は、どうやって測っても不変なようだ。

・　ならばと、マクスウェルの方程式が、座標変換に対して不変になるように、今我々がローレンツ変換と呼んでいる式の辻褄合わせをした。実験結果と数式の矛盾は解けたが、これが世の中の何を意味するか、だれも、まったくわからなかった。

そこでアインシュタインが現れ、

光速度不変の原理：真空における光の速度 はどの慣性座標系でも同一
相対性原理：全ての慣性座標系は等価である

というたった２つを仮定するだけで、マクスウェルの方程式を使わずとも、この現象が説明できる・・・として特殊相対性理論を組み立てた。

ってことです。

＞光速度不変はどこから導かれたのですか。

どこからも導かれていません。アインシュタインの天才的発想でそれをもとに理論を組み立てたら、現象がうまく説明できるから、それを正しいとしよう・・・ということです。１００年経っても、例外の見つからない理論です。

＞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。

まあ、前述したように、相対性原理とセットですが、概ね正しいです。ただ、すべての物理の理論は、単なる仮説です。単なる仮説以外の物理理論はありません。

＞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。

物理に証明などありません。特殊相対性理論にかかわらず、すべての物理理論は、その時点でもっとも確からしい仮説群のことです。数学のような証明もないし、なぜ正しいか？と言われたら、実験結果と一致して、そう考えると、理論が矛盾なく構築できるから・・・以上でも以下でもありません。

それが、物理を学んで、最初に理解すべきことなのです。

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2022/07/20 21:18

No.2 回答者： finalbento 回答日時： 2022/07/12 20:59

光速はマクスウェル方程式から計算できますが、その値は一定値を指します。

なので「この光速は誰にとってのものなのか」がまず問題になりました。そして実験としては「測ってみたらやっぱりそうなる」と言う事実があります。

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2022/07/20 21:19

No.1 回答者： endlessriver 回答日時： 2022/07/12 20:52

アインシュタインが考えたことなので、わかりません。

ただ、電磁気学の結論やマイケルソンの実験で、エーテルが無いと
すれば自然に考えられます。

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2022/07/20 21:19