光速度一定の基準空間とは何か

光速度は秒速30万キロメートルの一定値と言います。速度にはその定義する基準空間座標が有る筈です。光速度は余りにも有名なアインシュタインの特殊相対性理論で良く論じられます。一般にその速度基準はどのようなものと考えますか。

質問者からの補足コメント

• 

  たくさんのご指導やご意見を頂きました。ありがとうございました。
  折角でしたが、まだご意見の光の「光速度一定」を定義する基準空間を理解できないでいます。用語の〈慣性座標系〉が地球等の運動する星の上での実験的観測の場を基準空間としていると確認しました。その座標が高速度でも光源と観測者の相対距離が変わらなければ、光の観測周波数・波長は変化しないでしょう。ただ、光の放射時刻と受信時刻との間には相対距離と光速度一定の計算の伝達時間差が出ましょう。なお、広がりを持つ電波と光では地球導体近傍の空間の影響で現象に差も出ましょう。実際を知りませんが、相対距離の変動する飛行機着陸時の有視界飛行での受信信号は如何でしょう。様々な研究で、光通信・伝播現象以外にもそれを相対性理論に関連付ける解釈があるようですが、疑問に思います。特殊相対性理論の論拠と静電場内の磁界の解釈の関係が問答になるかと思います。

    補足日時：2015/09/11 10:17

• 

  ありがとうございます。
  多くの方に御回答、ご議論頂きました。ベストアンサーを選ぶことが要求されています。しかし、未だに選べないで居ります。誠に申し訳ありません。
  お叱りを受けている点が、私が元もとアインシュタインの『特殊相対性理論』が詭弁論だと思うから、最初から質問するなでした。
  最後の、No.40の話にある電気磁気学が多くの基本的な点で矛盾にある。そこからの光の特殊相対性理論の誤りを指摘している。その意味は光の観測上では基本的に相対速度となる。光が光速度一定で伝播する空間は人間の観測には無関係に存在し、その空間を光規定空間と定義付けた。その空間を人は認識できない。観測者自身がその光規定空間に対する速度を知る事は出来ないから。
  以上の観点から質問を提起させて頂きましたのは、他の方がもし見られてどのように思うかをご自身でお考え頂く場になればとの思いでした。

    補足日時：2015/09/23 22:43

No.1 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/09/02 16:50

測定の基準となる慣性系は好きに選んで良いのです。

特殊相対論は、どの様に慣性系を選んでも
光速は変わらないことを示します。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
その通りだと思います。特殊相対性理論の光速度の解釈は。
しかしそんな人間の解釈で、光を捉えてはいけないと思います。
光は世界を統べる王者です。

お礼日時：2015/09/02 20:09

No.2 回答者： uen_sap 回答日時： 2015/09/02 17:17

それが間違い。

固定空間の概念は捨てなさい。

この回答へのお礼

ご指摘ありがとうございます。
残念ながらそのご指摘には従えません。

お礼日時：2015/09/02 20:09

No.3 回答者： puyo3155 回答日時： 2015/09/02 18:54

マクスウェルの方程式で、電気、磁気の現象が基礎方程式から説明出来るようになった時、電磁波は、その基準となる座標が想定され、架空の媒体上を波が伝わる現象だと考えられていました。

逆に、別の座標を選ぶと、電磁気の現象がどうなるかを、みんなで考えていました。

アインシュタインは、電気や磁気の法則が、絶対座標ではなく、どんな座標から見ても成り立つ。そのためには、光速（電磁波の速度）がどの座標から見ても一定でなければならない。という、特殊相対性理論で、その解を示しました。絶対の基準となる座標はない、だから、相対性理論なのです。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
基本的な立場は、アインシュタインがマイケルソン・モーリーの実験の失敗を誤解して、速度差は無いと解釈したところに基本的な間違いが有ると考えます。
｢運動している物体の電気力学について｣と言う標題の論文が特殊相対性理論と言われているものです。電気力学はマックスウエル電磁場方程式の電界、磁界の概念からの論説ですが、そもそも電界とか磁界などは実在するものではありません。実在するのは空間エネルギーの流れでしかなく、エネルギーの縦波です。
特殊相対性理論は慣性座標系と言う曖昧な座標概念で論じている点が、その理論の詭弁論と看做さなければならない点です。なかなか意見は平行線かも知れません。
ありがとうございました。

お礼日時：2015/09/02 20:27

No.4 回答者： stomachman 回答日時： 2015/09/02 19:50

ニュートン力学の基礎になっている「ガリレオ・ガリレイの相対性原理」によれば、「速度の加法法則」が成り立つ。

なので、速度が異なる慣性系（加速度がない系のこと）で観測すれば、光の速さといえども違ってくるはず。
　ところが数々の精密な実験の結果、真空中の光の速さはどんな慣性系であっても同じ値になるようだ、と分かった。
　そんなアホな〜、何か変なことが起こってる〜、と、みんな理解に苦しんでいたんです。

　そこに出たのが「運動する物体の電気力学について」というアインシュタインの論文。この論文は「実験結果は正しいと認めざるをえない。ってことは、『基準になる座標系（絶対静止系）』なんてものはなく、『速度の加法法則』は現実には成り立たない、と認めるということ。だから、これまで信じられてきた『ガリレオ・ガリレイの相対性原理』は、実は近似的な法則に過ぎなかったのだと考えるほかない。では、一体どう考えれば辻褄が合うのか」ということを説明しています。そのためには「ものの長さをどうやって測るのか？」「そもそも『同時』ってどういうことか？」「離れた所にある時計同士を合わせるにはどうすればいいか？」などの、ものすごく基本的な所にまで戻って考え直す必要があった。まるで推理小説みたいです。（実はこういう説明ができるということに真っ先に気がついていたのはアンリ・ポアンカレであるようです。しかしポアンカレは、説明をきちんとまとめるところまではやらなかった。）
　で、この説明に「特殊相対性理論」という名前がついたのは後からです。（岩波文庫にこの論文の解説付きの翻訳「特殊相対性理論」があるので、是非ご一読を。中学の数学が分かればひと通り読める、ごく薄い本です。）
　
　なお、加速度がある系では、光の速さは一定ではなく、直進もしない。たとえば地上ですと重力加速度があるんで、重力で光が「落ち」るためにその軌道が曲がります。加速度が一定の系の場合には、どれだけ曲がるかを特殊相対性理論を使って計算できます。

この回答へのお礼

ご丁寧な解説とご指導誠にありがとうございます。
私も、平板コンデンサ内の静電界中の磁界の存在を確認しなかったら、電磁場方程式に異論は述べません。光の問題は、アインシュタイン選集Ⅰ～Ⅲ(共立出版)を何度も読ませていただきました上での解釈です。
やはり、特殊相対性理論は座標の曖昧性で詭弁論と言わざるを得ません。
なお、水星の近日点と言う問題が有名です。しかし光は何も重力によって曲がる訳ではなく、衝立の傍を通過すつと、回折する現象は当たり前のことです。
世界が信奉している相対性理論を否定するのは困難ですが、やはり間違っています。
太陽からの光線が8秒後に到達すると成っていますが、それは太陽が運動していない場合の話でしかありません。
世界の常識と異なる論で誠に申し訳ありません。ありがとうございました。

お礼日時：2015/09/02 20:49

No.5 回答者： puyo3155 回答日時： 2015/09/02 21:38

No3です。

ご自分に意見がありなら、最初に示してください。持論をぶるのは勝手ですが、ここは、物理学会でも、独自の新理論を発表する場でもありません。既知の理論を、質問者のわからないポイントにあてはめて、ボランティアで回答しているのに、後出しで別の論点を被せてくるのは、フェアではないし時間のむだです。最初から持論を述べられていたら、そもそも回答さえしませんので。よろしくお願いします。

あしからず。

この回答へのお礼

puyo3155 様
ありがとうございました。
お叱りいただき誠に申し訳ありませんでした。
何も学会などが特別のものでもなく、みんな市民が解り合える科学論でなければならないとの思いで質問を提起いたしました。最も話題性に富みながら、余りにも過去の権威を信奉し過ぎる代表的問題が『特殊相対性理論』と考えます。子供達がそんな訳の分からない曖昧な科学論に期待を持ってもらっては大変だとの思いで、質問として提起しました。真理は、過去の権威ではなく、いま真剣に自然の実相を求める道にこそあると思います。科学論が科学者の独壇場であってはならないと思います。
『光』はその速度と言うとき、光自身が空間を伝播する空間の実在の長さとその通過する時間の比を言い表す筈です。人間が考える思考以前に、光は光自身で自然の理にかなった伝播速度(一定の光速度)で空間を伝播するのです。例えば地球上の実験室で光の速度を考えたとき、光源と観測者間での光の関係は必ず｢相対速度｣の関係になります。その場合は地球の光伝播空間の影響も受けます。空気の粗密、水蒸気の含有量等も影響します。真空が基本の光速度の定義空間でしょう。しかし、光速度一定だからこそ、基本的には元の光とその受信波長に変化は生まれない。相対距離が変化しない限り変化は基本的に発生しない。光速度は途轍もない速度だから、少し位の相対距離の差は影響しないでしょう。
失礼が有るかもしれませんが、子供達がこんな意見もあることを知って頂きたいとの思いですので、お許しください。
今後ともよりしく願います。

お礼日時：2015/09/03 09:27

No.6 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/09/03 00:24

>しかしそんな人間の解釈で、光を捉えてはいけないと思います。

はいはい、あっちの人のようですね。何を言っても無駄なので
これで失礼します。

No.7 回答者： psytex1 回答日時： 2015/09/03 10:39

相対性理論のいう「光速はどの観察者に対しても常に一定」というのは、

“説”ではなく、実際の観察や実験の結果なのです。
それを逆に前提として考えれば何が起きるかを分析したのが相対性理論
であって。
その結果、生じるであろう時間の遅れや質量の変化（原爆につながる）
が実証されたので、みんな納得したのです。
ちなみに光速とは、４次元時空（ミンコフスキー空間）において、
時間軸と空間軸が虚数関係にある事で、等距離点で相殺されて生じる
「０の面」がライトコーン（光の軌跡）として得られるものです。
観察者が、その感受表面での量子相互作用（光量子）のパターンに
対して「そこへ行けば何が起きるか＝予測」として生じている空間に
対する、無の射影として量子は定義できる。
即ち、「何かあるんじゃないの？」という疑問として生じた時空に
おいて、「本当は無いんだけどね」と無へ還元するものとして。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
しかしミンコフスキーが出て来ると、それはとても信じられる話ではありません。
ありがとうございました。

お礼日時：2015/09/03 16:40

No.8 回答者： stomachman 回答日時： 2015/09/03 11:18

ANo.4へのコメントについてです。

> 世界が信奉している相対性理論を否定するのは困難ですが、やはり間違っています。

なーんだ、質問を偽装したただのシュプレヒコールだったのか。だったらどこか他所でやりなされ。

「やはり間違っている」と仰る論拠を自分で説明することもなければ、回答者の説明を理解しようという気もないんじゃ、話になりようがありません。

この回答へのお礼

恐れ入ります。何度もお手数をおかけしてすみません。
「やはり間違っている」の論拠を説明もしないで＞と言われれば仰る通りかもしれません。基本的には、光は相対性理論で否定した「絶対空間」に対して光速度一定だと言う言い方でも良いかと思います。光規定空間で光速度一定とでも言えば良いでしょう。更に電気力学と言うマックスウエル方程式に基礎を置いた理論であるから、そこの矛盾を基にした理論であると言う意味で、間違っていると言う結論でもあります。また、どこか他所で議論と言われるが、この場所は誰にも開かれた場であれば、何処か他所でやりなされ＞と言うのは言い過ぎではないですか。
ありがとうございました。

お礼日時：2015/09/03 17:03

No.9 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/09/03 12:22

>衝立の傍を通過すつと、回折する現象は当たり前のことです。

非科学的だな。
エディントンが測定したのは太陽表面から５０～７０万キロ
あたりを通過した光。
大体太陽の半径くらい離れている。
ほんの僅かでも回折がおきるなら、
是非説明して下さい。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
光の伝播現象はそのエネルギー空間分布の伝播と考えます。光一粒と言う概念も、何も質量を持った粒子ではない筈です。空間のエネルギー流でしかありません。光が回折するのは、その空間分布に伝播空間の環境が影響するからでしょう。それ以上の意味はありません。ただ、光が重力の影響を受けると言うのであれば、それは光が質量を持っていると言う意味に通じている事かと思います。光に質量は無いと解釈されているのではないでしょうか。ブラックホールなどの話に繋げれれませんようにお願いします。
何しろ専門家でもないものが、日頃解釈していることを述べることに気分を悪くなされるとしたらご勘弁下さい。出来るだけ、気掛かりな科学論はこれからも取り上げさせて頂きたく思いますので、どうぞご容赦ください。
ありがとうございました。

お礼日時：2015/09/03 17:16

No.10 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/09/03 20:04

>光が回折するのは、その空間分布に伝播空間の

>環境が影響するからでしょう。

回折は波長サイズに障害物が近寄らない影響がでてこないので
天文学的距離に回折を持ち出すのは「とんでも」なく
バカバカしいです。

>光が重力の影響を受けると言うのであれば、
>それは光が質量を持っていると言う意味に
>通じている事かと思います。

いえ、そうではありません。等価原理を調べてみましょう。

この回答へのお礼

何度もお話有難うございます。
等価原理と仰る意味は｢質量ーエネルギーの等価原理｣の事かと解釈いたします。それなら解ります。本来、光も熱も質量も本質的には違いは無いと思います。核分裂の質量欠損と言うことでは、その一端を示すことです。光・熱のエネルギーも質量に変換しなす。
ところで、No.4 でご指摘いただきました地球表面で、光が曲がると言うお話は正に光伝播空間の影響による現象でしかないと考えます。
今回のご指摘、｢いえ、そうではありません。」についてやはり質量に関係していないとしたら、重力の加速度が働く対象は一体何物と考えればよろしいのでしょうか。力と加速度の間には必ず質量が関係する筈だと考えます。F=mα[N]のαやg
[m/s^2^]に質量ｍ[kg]が関係すると考えますが、質量でない何か別の要素が有ると言う意味でしょうか。そこでの等価原理と言われれば、その原理が何を指すか理解できません。
バカバカしいとお思いかもしれませんが、一般市民が理解できるような科学論であって欲しいと思います。
ありがとうございました。

お礼日時：2015/09/03 20:52