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思索の掲示板

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148.光速度不変の原理について  
名前:田中 美行    日付:2009/6/1(月) 19:11
何年か前にPCで「特殊相対性理論の一考察」を読ませていただきました。正確に言えば、タイトルを眺めさせていただきました。数学、物理を論じる力がないからです。しかし、この宇宙、人生・・の不可解さにはずっと怯えて生きてきました。地上で、この光速度不変の真偽を確かめる方法を提案していますが、熱意に感心してくれる人はいても実現に協力していただけるまでには至っていません。もし、よろしければ、文部科学省のHPに数年前に出したメールを一例としてお送りいたします。
この程、ようやく定年退職し、やりたいことに集中しようと思っていましたら、疲れでしょうか、この2ヶ月余り、体調すぐれず、寝たり起きたりの毎日でした。少し締め切りの用事に取り掛かろうとPCに向かって
いましたらこの掲示板を見つけました。これも何かの巡り会わせと思いました次第です。



149.Re: 光速度不変の原理について
名前:加藤一郎    日付:2009/6/6(土) 10:44
田中さん、書き込みありがとうございます。
>地上で、この光速度不変の真偽を確かめる方法を提案しています
光速度は光源の速度には依存せず常に一定である事は、どうやら観測上の事実であると、現在の私は再認識しております。物理学は哲学と違って「自然界はこうあるべき」と考察する学問ではなく、「自然界がこうなっているのは何故だろう」と考察する学問ですから、観測上の事実がまず前提となります。
>これも何かの巡り会わせと思いました次第です。
これからも、よろしくお願いいたします。


150.Re: 光速度不変の原理について
名前:田中 美行    日付:2009/6/11(木) 15:32
掲示版なるものの書き込みが初めてなので、返信はここに書き込めばよいのでしょうか?
 毎日見ていたつもりでしたが、見落としていたようでした。

「観測上の事実であろう 云々」と再認識されたとのこと、そのプロセスを教えていただけたら、私も気が楽になりそうです。この問題は哲学に近いといわれたこともあります。
 時間という絶対量?は存在しない。宇宙には何故か運動があり、そのうちの大部分が規則的な永久運動に極めて近いことから、人間は、その規則運動を基準に時間を定めて互いに便利な約束事を作っただけ、というようなこというと、哲学ということになるのでしょうか。私は哲学も物理もろくに勉強しなかったのですが、光速度不変の法則については、あまりにも日常性と合わない時間の伸び縮みの話になるので、奇異に感じていて、まさに、事実を観測できたらと思っている次第です。この不変の原理を裏付けるいくつかの事象、測定結果を読みましたが、裏付けとなる知識と理解力が足りないため、もっと判り易い実験結果はないものか、とずっと考えてきました。(勿論、仕事の合間に時々です)光の実験となれば、月か火星へ光を発して、云々という宇宙規模の実験になるのかな、と、それなら手が出ないと困っていましたら、NEWTONという雑誌で、Michigan大学のグループの、ヘムト秒単位で計測が出来る実験、というような報告が目にとまりました。知り合いの日本人の同大学の教授に相談しましたら、そのグループについては知っている、しかし、私の云う実験は費用がかかる、というような話をした記憶があります。静岡大学の加藤助教授(当時)に唐突に相談させていただいたこともあります。先生の「光速度を超える・・・」というレポートの表題が目に停まったからです。「光速の測定なら、懐中電灯の光でも測定できますよ」というひとことで構想が多少膨らんだ気がしました。
私は、地上で、光源が光速に近い状態になるようにしておいて、その光源から発せられた光の速度をヘムト秒単位で実測できたらと思ったわけです。 私は電線業界に40年以上勤めましたので、まず、光ファイバーを使って出来ないか考えました。光ファイバーならば大きいドラムに30万KM巻きつけられはしまいか、から始まって、非常に高速でドラムを回転させるメカニズムを空想しましたが、根本的な問題として真空中ではない、ということがひっかかっています。それならば、地上で真空中の光は、と考えますと、あります。やはり仕事で係わったことですが、超伝導に係わるものです。この関係でサイクロトロンの専門家と話す機会がありましたので、聞いてもらったことがあります。
日本のサイクロトロンといえば、世界一といわれる、姫路のスプリング8があります。加速器で光速度近くまで加速された粒子が真空中で電磁石で僅かに方向を変化させられた時にSR光(世界一明るい光と話題になりました・・少し古いですか)を発してこれを分析や、半導体の研究に使っているものと理解しています。このSR光こそ、光速に近い光源から発せられた光ですから、この速度を、懐中電灯の光でも測定できる技術で実行すれば、答えが出る、と今でも思っています。スプリング8の専門家に聞いたこともあります。「速度を計ったことはありません。やはり光ですから30万kmでないですか。そんなことは外部の方にやってもらわないと」という電話でのやりとりです。前述の先生にも相談し、SR光の実測をして光より早い結果がでたらどうします?とお聞きしましたら、「計測方法がおかしいのでは、といわれるでしょうね」と笑っておられました。要は、この不変の原理は、絶対的な権威を持ってすべての前提になる事実ということですね。しかも私の云う感覚的なものではなく、数学的にも(私の手に負えません)現象的にも確認された真理だということです。今度、お送りしますが、文部省に出してみたのは
このSR光速度実測の提案です。今、国家予算を沢山使う必要があるのなら、少しこれに使ってもらえば、白黒(黒はありませんか?)はっきりするのにと思う今日この頃です。


151.Re: 光速度不変の原理について
名前:加藤一郎    日付:2009/6/11(木) 22:29
> 「観測上の事実であろう 云々」と再認識されたとのこと、
> そのプロセスを教えていただけたら、私も気が楽になりそうです。
本当は、当サイトの次テーマでの掲載冒頭で、ご紹介しようと考えていたのですが、
良い機会かもしれませんので、ご説明いたします。

話は極めて単純なのです。
今、相対性理論が前提とする光速度普遍の原理
(つまり光源の速度に拠らず光の速度は一定)が成立せず、
光速度は、光源の速度が加算されるとしましょう。

例えば2つの光源があり、1つは観測者に対して静止しており、
もう1つは観測者に向かって時速100Km(およそ秒速30m)で近づいているとします。
普通の自動車で実現できる程度の速度です。
前者の光速度を秒速30万Km(秒速3億m)とすると、
後者の光速度は秒速3億30mとなります。

さて、もしこれら2つの光源が、
観測者からちょうど1Km(1000m)離れたところで発光したとしたら、
この両者の光が観測者に届く時間差は、どのくらいでしょうか?
1000/300000000 - 1000/300000030 = 3×10のマイナス14乗秒
これはとても人類の観測技術では検出できない程の短い時間となります。

ところが、
観測者からの距離が110光年(1000兆Km、つまり100京m)程離れた位置に
2つの光源があったら、観測者に届く時間差はどのくらいになるでしょうか?
100000000000000/300000000 - 100000000000000/300000030 = 0.03秒
これならば、現在の人類は検出可能な時間差です。
オリンピックの時計は百分の一秒を余裕で検出しています。

以上の例は、宇宙にあります。二重星がそれです。
多分、2つの星の速度差は時速100Kmどころではないでしょう。
時速1000Km位はあるかもしれません。
そして、110光年どころか1000光年位離れた二重星もあるでしょう。
そうなると上記の時間差は3秒になります。
この3秒という長さは時計が無くても生身の人間が検出できる時間差です。

ところが、どんな二重星もこのような時間差を持った煌きを観測できないのです。
二重星の速度差(つまり光源の速度差)を検出できません。
つまり「光は光源の速度に拠らず一定の速度」で地球に届いている事になります。


152.Re: 光速度不変の原理について
名前:田中 美行    日付:2009/6/12(金) 19:56
早速の明快な回答をありがとうございました。
光も空気中を伝わる音の如く、真空中を、波長×周波数=一定という性格を保って永遠に一定速度で無限の彼方に拡がっていく、というイメージになるのでしょうか。不思議ですが、観察事実はそう語っているということですね。

ここまで来ると、つくづく私の知識と理解力の貧弱さを思い知らされ、残念です。そもそも二重星に対する知識がありませんでした。慌ててインターネットで見てみました。次は技術的なことが判りません。それを思いつくまま箇条書きにすれば次のとおりです。
1.星の光を地球から(又は人工衛星から)観察してその到達速度を測定できるのだろうか?(懐中電灯の光の速度は計れるとは聞きましたが、何光年も離れた星の光に特殊な望遠鏡で、どうやって?)
2.各星ごとに、この星は地球から〇〇km/secで遠ざかっている、という計算? すべての星が地球を中心として離れているわけでもないでしょうから相当難しい感じです。
3.光を粒子とすると、何光年も離れた地上で観察できるということは受光面積あたりの光子密度が光源では、ものすごく大きかった光といえるのかな、と。100光年先の星の光を仮に東京で観察できたとすれば、その光は、光源の星から100年前にその星を中心として全方向に半径100光年の風船を膨らませたかのように伝わってきたことになります。しかもその風船の中はぎっしりと光子が詰まっている? これは夜空に何故星が点に見えるか、という疑問と同じでしょうか。
4.要は、二重星の二つの星からのそれぞれの光の速度をどうやって測定するのか、二つ同時に測定して差があると何かそれを示す現象が観察できるのでしょうか。そもそも二つの星が違った速度で地球からの距離を変えているのはどうやって判るのか。
等が私にはわかっていません。
すみませんが、もう少し考えてみます。


153.Re: 光速度不変の原理について
名前:加藤一郎    日付:2009/6/13(土) 17:6
> 1.星の光を地球から(又は人工衛星から)観察してその到達速度を測定できるのだろうか?
速度など測定しなくとも良いのです。
二重星の「動き」を観測できれば、
それで光速度が一定である事がわかるのです。

> 2.各星ごとに、この星は地球から〇〇km/secで遠ざかっている、という計算?
> すべての星が地球を中心として離れているわけでもないでしょうから相当難しい感じです。
私の直感ですが、「難しい」のではなく「面倒臭い」だけだと思います。
多分、科学者なら簡単に計算できるでしょう。
微分方程式などといったレベルの数学は不要だと思います。
高校の数学レベルだと思います。

> 3.光を粒子とすると、何光年も離れた地上で観察できる
> ということは受光面積あたりの光子密度が光源では、
> ものすごく大きかった光といえるのかな、と。
現に、遠い宇宙から二重星の光が観測できています。
以下の素人サイトをご覧下さい。
http://www.asahi-net.or.jp/~ca2s-sso/photo-index/double-star.html

宇宙の真空は、如何に光を減衰させることなく届けるかの証でしょう。
そして我々は、極僅かの光子でも検出できる目と技術を、素人であろうとも持っているのです。

> 4.要は、二重星の二つの星からのそれぞれの光の速度をどうやって測定するのか、
> 二つ同時に測定して差があると何かそれを示す現象が観察できるのでしょうか。
> そもそも二つの星が違った速度で地球からの距離を変えているのはどうやって判るのか。
繰り返しになって恐縮です。
私の前回の説明をお読みになればわかると思いますが、「光速度の測定は不要」です。
その光が届くタイミングの計測で良いのです。
星からの光は連続的に届いていますが、星自体が運動していますから、
結局、星の運行を観測すればよい事になります。


154.Re: 光速度不変の原理について
名前:田中 美行    日付:2009/6/13(土) 18:15
二重星の多くの写真ありがとうございました。沢山観測され写真にまで撮られていること初めて知りました。恐縮ですが、そこで又、質問です。
「私の前回の説明をお読みになればわかると思いますが、”光速度の測定は不要”です。その光が届くタイミングの計測で良いのです。星からの光は連続的に届いていますが、星自体が運動していますから、
結局、星の運行を観測すればよい事になります。」
と書かれていました。ここで云われた「光が届くタイミングの計測」「星の運行を観測」とは具体的にはどうゆうことをするのでしょうか?
二重星が存在していることはわかりました。それらが地球から100光年も1000光年も離れている、というのは、そうですか、と納得します。判らない点は、
1.例えば、そのひとつは地球に対して静止しており、ペアの一方の星は地球から猛烈な速度で離れている、あるいは近づいているということは何故わかるのですか?
2.光の届くタイミングの計測とはどういう計測でしょうか?
3.星の運行の観察とは、二つの星の観測しうる距離の変化又は位置の変化などを指すのでしょうか?いずれにしてもその観察から何がわかるのでしょうか?
4.6月11日に「どんな二重星もこのような時間差を持った煌きを観測できない」とありました。二つの光に時間差があれば、何か特殊な「煌き」が観測されるのでしょうか?
済みませんが、よろしくお願い致します。

速度の違う光を並行して受光することは地上でも実験できると思います。ありきたりの光源を二つ用意して、片方には一定の不純物を含有させたガラスを通して(長さ又は厚さが必要ならば、ガラスファイバ状にすれば相当長いものができます)やれば、速度差がある二本の光線を並べて観測できるはずです。


155.Re: 光速度不変の原理について
名前:加藤一郎    日付:2009/6/13(土) 21:17
> 1.例えば、そのひとつは地球に対して静止しており、ペアの一方の星は地球から猛烈な速度で離れている、あるいは近づいているということは何故わかるのですか?
二重星は普通、互いにダンスしているようにクルクル回っているので、
その動きを観測すれば、星の速度がわかるのでしょう。
詳しい事は、天文学者ではないので説明できませんが、
私は、古今東西の有識者が認めている計算を信じています。

> 2.光の届くタイミングの計測とはどういう計測でしょうか?
星からの光は連続的に届いていますが、星自体が運動していますから、
結局、星の運行を観測すればよい事になります。

> 3.星の運行の観察とは、二つの星の観測しうる距離の変化又は位置の変化などを指すのでしょうか?
その通りです。

> いずれにしてもその観察から何がわかるのでしょうか?
光速度が光源(つまり二重星の2つの星)の速度に依存しているか、依存していないかがわかります。

> 4.6月11日に「どんな二重星もこのような時間差を持った煌きを観測できない」とありました。
> 二つの光に時間差があれば、何か特殊な「煌き」が観測されるのでしょうか?
二重星はある周期で2つの星が回転木馬のように互いにクルクル回っています。
もし光速度が光源の速度に依存して変化するとしたら、規則正しい周期で回っているように見えません。
もし光速度が一定であれば、規則正しい周期で回っているように見えます。

果たして事実は・・・、規則正しく回っているように観測されるのです。
この観測は、「光速度の測定」のように精度の高い観測技術を必要としません。
何せ光速度一定の原理が成り立たなかったら、3秒ぐらい狂った乱れた周期が観測されるはずですから。

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