光速不変の検証の思考実験　Eins2回

アインシュタインの特殊相対性理論の根底にある光速度不変を思考実験して検証した。

結論は光速度は慣性系の影響を受けます。そして相対的な速度は簡単に光の限界速度の30万㎞を超えることができます。

2022年6月1日に@jidaisayのツイッターで発表した内容を補足してまとめた記事です。

光速度は慣性系の影響を受けずに常に一定の速度である。　水の中や大気の中では光の速度は若干遅くなります。しかし飛行する媒体に関係なく、慣性系の影響は受けません。

　

光速は真空中であれば常に秒速30万㎞と言われています。

アインシュタインの特殊相対性理論を成立させる根底が光速度不変です。　その光速度不変を説明する為に「速度が高まると時間が遅くなる」という理論になっています。

電車の先頭の右側に前田さんが立っています。

後尾の右側に後藤さんが立っています。

電車の中央の左側に光子ガンが２丁あります。　

それぞれの光子ガンは前田さんと後藤さんが立つ座標を狙います。

光子ガンと前田さんと後藤さんとの関係は斜めです。

電車から１ｍ離れた位置に真央さんが立っています。両手に光子ガンを持っています。

前田さんと後藤さんまでの距離の30万㎞と比較して電車から1ｍの距離は無視出来るほど小さいので、単純に30万㎞離れていると考えて思考実験をします。

下図Fig.1 を見て下さい。　

電車の中央ガンと真央さんが横並びになった時に、中央ガンと真央さんのガンを同時に打ちます。　

後藤さんと前田さんの座標を狙って光子をそれぞれ1発だけを撃ちます。

中央ガンと真央さんから見た後藤さんと前田さんの座標は同じです。

実験開始後　１秒　

下図Fig.2を見て下さい。

中央ガンからは命中

中央ガンから撃たれた光子は間違いなく1秒後に後藤さんと前田さんに命中します。

飛行機と新幹線

命中するというイメージが湧かない方は、飛行中の飛行機の後部座席からプレゼンテーションに使うLEDポインターを前方の座席の人に当て下さい。　間違いなく当たるはずです。

走行中の新幹線の車両でも同じです。　新幹線の車両の後方に座っている人から車両前方の座っている人に、　LEDポインターを当てることができます。

電車モデルと同じように高速で走る機内と車中で光を発射しています。

Fig.2を見て下さい。　真央さんが撃った光子が目標を外すことが分かります。

Fig.2  光速度不変の検証の思考実験　スタートから1秒後

真央さんの時間と前田さんの時間

Fig.2を見ると真央さんが属する慣性系の時間と電車の慣性系に前田さんの時間は同じ1秒です。　

この思考実験の限りでは、速度が増すと時間が短くなるような現象は見られない。

私には何にも見えないし、時間に関するどんな暗示も感じられない。

時間こそ不変です。

思考実験の結論

新幹線から放たれる光子は、外部の観測者から見ると、例えば堤防から見ると

　　秒速30万㎞+時速250㎞
になります。