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今僕は中学生1年です。
特殊相対性理論を実験で説明するにはどうすれば良いですか。
簡単にできる方法はありますか
できれば簡単にお願いします。

教えて!goo グレード

A 回答 (7件)

質問者さん、特殊相対性理論では、高速で移動すると時間と空間の座標は変化します。

そして時間と空間の座標は、光速度が一定となる様に連動して変化するのです。その仕組みを以下で解説します。

高速で移動すると、物質は動き難くなります。相対性理論では、Vkm/秒で移動する物質は、静止時に比べて√(1-V^2/C^2)倍しか動けないと考えます。そして、カウフマンにより、その事実は証明されました。

つまり、Vkm/秒で移動する時計は、静止時に比べて√(1-V^2/C^2)倍しか動けないので、1秒間に√(1-V^2/C^2)秒を刻みます。従って、相対性理論では、時間の座標の変換式は(1)t’=t*√(1-V^2/C^2)としています。

また、高速で移動すると、原子核を回っている電子が動き難くなります。その為に、電子の回転速度が落ち遠心力が弱まります。すると、電子は原子核からの電磁力に引かれ原子は収縮します。この仕組みにより、Vkm/秒で移動する物質は、進行方向に√(1-V^2/C^2)倍「ローレンツ収縮」します。

V慣性系では、定規が√(1-V^2/C^2)倍にローレンツ収縮するので、距離は1/√(1-V^2/C^2)倍長く測定されます。その間、観測者自身がVtkm移動しているので、その分距離は短く測定されます。上下左右方向には変化はありません。
この仕組みにより、「ローレンツ変換」では、空間の座標の変換式を
x’=(x-Vt)/√(1-V^2/C^2)
y’=y
z’=z
としています。

時間と空間の座標がこの様に変化すれば、往復で測定すると「光速度は不変」となります。また、強い重力が時計に掛かった時も、時計の部品は動き難くなり同様の現象が起こります。

地上にCkm離れた合わせ鏡ABがあります。静止時には光はAB間を2秒で往復します。鏡ABがVkm/秒で並走しながら光を反射し合うと、光速度は幾らと測定されるでしょうか。

光がAB間を往復する距離は、ABが進行方向(横方向)に並んでいる場合、2C/(1-V^2/C^2)kmです。ABが上下左右方向(縦方向)に並んでいる場合、2C/√(1-V^2/C^2)kmです。しかし、Vkm/秒で移動する地球自体が横に√(1-V^2/C^2)倍ローレンツ収縮するので、横方向の光の往復距離は、縦方向と同じ2C/√(1-V^2/C^2)kmとなります。従って、光の往復に要する時間は、縦も横も2/√(1-V^2/C^2)秒です。

一方、Vkm/秒で移動する時計は遅れ、2/√(1-V^2/C^2)秒間に2秒を刻みます。地上の定規もローレンツ収縮するので、C*√(1-V^2/C^2)kmに収縮したAB間をCkmと測定します。即ち、V慣性系では、この遅れた時計と収縮した定規を使うと、光は2Ckmを2秒で往復したと測定されます。従って、光の相対速度は、2Ckm÷2秒=Ckm/秒と光速度不変となるのです。

しかし、決して時間や空間そのものが変化している訳ではありません。高速移動する物質が動き難くなり、かつ収縮するので、座標が変化した様に見えるだけです。そして、光速度が不変になる様に、時間と空間の座標が変化するのです。

 質問者さん、光速に近づかないと、顕著には時計の遅れや定規の収縮は起こりません。従って、簡単に実験することは出来ないでしょう。
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私は、特殊相対性理論は、つじつまの合わない、矛盾の理論であり、誤りである。

。との立場です。。
恐らく、世界の科学者は、この事に、気付いてはいるのでしょう?。。が??
アインシュタイン博士のような、高名な学者の理論を否定する事は、へたをすると、自分の学者生命の危機を招く事はあっても、自分には、何の利益にもならないので、黙殺しているのでしょう。。

。。
相対性理論の歴史を調べてみると、理解出来る事でしょう。

相対性理論とは、ある日、突然に、アインシュタイン博士だけが、思いついた理論では無いのですよ。

相対性理論の、最初の提唱者は、ガリレオ・ガリレイです。

次に、ローレンツ博士であり、ポアンカレ博士です。

そして、アインシュタイン博士です。

。。。。

特殊相対性理論とは、ローレンツ博士に学んだ、アインシュタイン博士が、自分なりの思考の末に、ローレンツ変換と同じ公式を発見した事による、時間と空間の概念と、光の速度は、誰から見ても、同じである。。とすると、整合性がとれて、いろんな事象を説明出来るので、光速度不変の原理としょう。。とする仮説で、構成、作り上げたのが、特殊相対性理論です。。

。。。。

私が、特殊相対性理論を、否定する理由は、ローレンツ変換のガンマーの計算式の、理論元である、光時計の、上下運動を、左右運動を加えた場合の、光が斜めに進む。として、ピタゴラスの定理での、計算式、その物が成立しない。。との立場だからです。

何故ならば、光時計の光は、人間の目には、斜めに移動しているように、錯視はするかも知れませんが??
あくまで、錯視であり、光は、上下に、直進しているからです。人間の目では無くて、カメラの目で確認すれば、すぐに、理解出来る事でしょう。。

。。。。

それと、時間の正体です。。

人は、皆、時間を、過去、現代、未来。。この三種類だと、勘違いの思い込みをしているのです。

時間を、このような思考でしか、思考出来ないようでは、物理学の法則には、あてはまらないのです。

物理学の法則で、時間を思考すると、時間の正体も、数式で証明出来ました。

。。。。。

時間の正体とは、(物質M±)&(エネルギー(E = Mc^2)が、互いに変換している様子こそが、時間の正体なのです。
つまり、景色の変化する様子を、光や電波などの、電磁波や、音波などで、伝え、感知する事で、錯覚発生している現象なのです。

時間の正体、宇宙時間方程式 (T)=(M±)±(E)です。

。。。。。。
。。。。。。

時間の正体は、解明できただけでも、全部で、七種類以上も、存在します。
(1 )物質の移動時間
(2) 作業時間
(3) 地球取り決め時間
(4) 物質の誕生から、消滅迄の時間 (物質の変化進行形の性質による時間)
(5) 自分以外の宇宙の、発生から、消滅迄の時間
(6) 計測地点の違いによる、誤差時間
(7) 新発明の時間

。。。。。。。。。。。。。。。

新しい、(8)~(9) の追加時間です。。
(8) 睡眠時間 & 思考時間 
(9) 物理的停止時間。。
(ここでは、物体は原子核と電子から構成されて原子核の周りを電子がグルグル回っています。このグルグル回っている電子の動きを、何らかの方法で、停止させた状態の事を言います。
特殊相対論の信者さん達の言う、時間の停止状態です。(笑い)。。   

しかし。。私の理論では、これを、物質の存在時間の延長。。と思考します。。
これは、(4) 物質の誕生から、消滅迄の時間 (物質の変化進行形の性質による時間)の物質の存在時間の延長でもあります。
。。。。。。。。。。。。。。。
。。。。。。。。。。。。。。。

つまり。。特殊相対性理論の信者さん達の、(9)物理的停止時間。。は、本当は、時間の停止では無いのですね。

私の理論での、物質の存在時間の延長。。こそが正しい認識なのですね。


そうでなければ、(9) 物理的停止時間の、状態の物質を、移動させた場合の、移動時間をどのように、説明出来るのでしょうか??時間の停止している物質を移動させても、移動時間は発生するのですね。。(笑い)

時間の正体とは、物質の存在を、光や電波、音波、その他で、伝え、確認する事で、錯覚発生するのですね。

つまり、物質の存在だけで、時間は、錯覚発生すると、思考すれば、時間のすべてに、整合性として、理論が成立するのですね。。

御理解を頂けまして、感謝します。

。。。。。。。。。。。。。。。

ちなみに、この九種類の、時間の正体も、ネイチャー誌には、未発表ですので、読者の皆様は、

世界最高の、物理学者さん達よりも、先に、この九種類の、時間の正体を、知った事になります。
(本当ですよ)
だからと言って、この記事をパクッて、ネイチャー誌に、論文投稿しても、このように、ネット発表しているのですから、パクリ投稿として、世界中から非難されるでしょうから、お止めになることです。
(笑い)
。。。。。。。。。。。。。。。

では、長々と、書き込みしましたが、この事は、私が、ネット上に、私の理論を残す為に、発表しているだけですので、読者の方々ご、それぞれが、理論の検証をする事を、お勧めします。。

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私の理論は、アインシュタイン博士の、特殊相対性理論は否定しています。が???

一般相対性理論であり、アインシュタイン方程式の解である、ビッグフリーズや、ビッグクランチは、正しい事を示しています。

そして、アインシュタイン博士が、自分で、生涯最大の失敗であった。。として、自分で取り下げた、宇宙定数が正しい事をも示しています。

つまり、アインシュタイン博士は、宇宙定数を、取り下げる必要は、無かったのですね。。

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つまり。特殊相対性理論を、実験で、説明する事など、不可能なのです。。

あえて、説明もどきにて、実験説明するには、光時計の替わりに、グラフを書いて、ローレンツ変換の元である、ガンマーの数式を導きだした、ピタゴラスの定理を当てはめて、思考する、グラフを作成する事をお勧めします。これならば、誰でも、グラフ用紙と、鉛筆だけで、作成可能ですね。。

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これが、私の、理論です。。



未だ、世界の科学者には、認められていない、私の、長文、理論を、最後まで、お読み頂き、感謝します。。


では、この辺で。。   ご機嫌よう。。



逆転地蔵

。。


。。
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特殊相対論は、光速度に近い(少なくとも1%以上の)速度で運動をする物体を、動いている状態で観測しないといけないので、簡単には実験できないと思います。



セシウム時計、人工衛星(GPSで測定可能?)を使った実験は、特殊相対論でなく、一般相対論です。(重力・加速度による時間への影響)
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マイケルソン・モーリーの実験の再現のようなものなら出来るんじゃないかと思ったけど、少し調べたら実験誤差的に難しそうでした。



他の方が書かれているように、今まで為られた実験の、概念的な説明を行うのが良いのではないでしょうか。
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自分で実験してみてそれで説明するという意味でしょうか?



簡単な実験では無理です。

そうではなくて、「過去に科学者がこういう実験をしたらこういう結果になったので」という説明をするという意味なら、
人工衛星で時計がわずかに遅れたとか、高速で運動する素粒子の寿命が延びたとかが、わかりやすいかと。
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セシウム原子時計を2つ買って、一つは赤道上に置き、もう一つは出来るだけ北極か南極に近いところに置いて、


1か月後に時刻のずれを比べてみてください。

または、一つは地上に置き、もう一つはジェット機に乗せてできるだけ長時間飛行します。

セシウム原子時計は高価なので、ルビジウム原子時計のほうが安いです。
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ネコでも分かる相対論


http://www.biwa.ne.jp/~tak-n/phys/s_rel/


「ネコでも分かる」そうですから、
中学一年生ならば絶対に分かるはずです。
たぶん…。


記念なサイトではないので、安心してリンク先をクリックしてください。
図を多く使っていて、非常に分かりやすい説明がされています。
そして、
読んで面白いですよ♪
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