(57)【要約】      （修正有）【課題】相対論の影響を受けない相対論的効果除去基準時計及び相対論的効果量変換速度計を提供する。【解決手段】動体の運動エネルギー成分と位置エネルギー成分とを統合した全エネルギー量を計量する計量部１１と、計量部１１で計量された全エネルギー量から相対論的効果除去基準時間方程式を解いて相対論的効果除去基準時間を算出する計算解析部１２と、計算解析部１２で算出された相対論的効果除去基準時間を実行する実行部１３と、実行部１３で実行されている相対論的効果除去基準時間を表示する表示部１４とを備える。また、動体に、相対論的効果除去基準時計１０と従来時計とを併設し、スタート時刻を合わせた後に両時計を所定時間だけ作動させ、その場合の両者の時間量の差を求める時間ずれ検出部と、当該時間量の差と相対論的効果除去基準時間方程式とから当該動体の相対論効果量を速度に変換する基準速度算出部とから構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動体に設置されている相対論的効果除去基準時計であって、
2014153250.tif 000035
上記相対論的効果除去基準時間方程式における前記動体の運動エネルギー成分と位置エネルギー成分とを統合した全エネルギー量を計量する計量部と、この計量部で計量された全エネルギー量から相対論的効果除去基準時間方程式を解いて相対論的効果除去基準時間を算出する計算解析部と、この計算解析部で算出された相対論的効果除去基準時間を実行する実行部と、この実行部で実行されている相対論的効果除去基準時間を表示する表示部とを備えたことを特徴とする相対論的効果除去基準時計。
【請求項２】
電磁気エネルギーを発生する電磁気エネルギー発生装置を利用して構成されており、前記計量部が当該電磁気エネルギー発生装置から発生した電流値を前記運動エネルギー成分として認識しかつ電圧値を前記位置エネルギー成分と認識して電力値を前記全エネルギー量として計量するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の相対論的効果除去基準時計。
【請求項３】
特定波長の電磁波により電磁気エネルギーを発生するエネルギー発生装置を利用して構成されており、当該エネルギー発生装置から発生した特定波長電磁波の光エネルギー量を前記全エネルギー量として計量するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の相対論的効果除去基準時計。
【請求項４】
前記エネルギー発生装置に電気エネルギーを蓄積・放出可能かつ前記全エネルギーを使って発振可能なコンデンサが付加されていることを特徴とする請求項２記載の相対論的効果除去基準時計。
【請求項５】
前記動体に、前記相対論的効果除去基準時計と相対論の影響を受ける相対論的時計とを併設し、当該両時計を同期させて当該動体で所定時間だけ作動させ、その場合に計量した時間量の差を求める時間ずれ検出部と、この時間ずれ検出部が求めた時間量の差と前記相対論的効果除去基準時間方程式とから当該動体の相対論効果量を速度に変換する基準速度算出部とから構成されていることを特徴とする相対論的効果量変換速度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動体（宇宙船等）で相対論の影響を受けない普遍的な時間を計量可能な相対論的効果除去基準時計及び相対情報によらない速度を計量可能な相対論的効果量変換速度計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、時間概念は、特殊相対性理論及び一般相対性理論による解釈が一般的である。すなわち、時間量そのものが速度等の物理的な場の影響を受けて変化しうるとされている。このことは、現在までの種々の観測・実験から、相対性理論効果すなわち、相対速度及び重力による効果が、従来の時計（原子時計を含む）において、相対性理論により予定される変異が確認されており、これら相対論的時間が機能しており、物理的な場の影響を受けない普遍的な時間（相対論的効果除去基準時間）は相対時間の中に記述されていない。（例えば、非特許文献1、非特許文献2参照）。
【０００３】
現在も相対論的時間の理論が自然現象の中で確認されており、その理論的構築がなされている。
その結果、現在まであらゆる時計が、相対性理論効果を受け、時間量が偏移する状況にある。つまり、時間そのものが時計をコントロールしているという概念の上に自然現象の理解がなされている。
【０００４】
従来の原子時計は相対論的効果を受けて、2次のドップラー効果を発生しているため、原子時計の置かれた物理的な場の影響が計量時間に偏移を発生させ、同期させた時計がシフトせざるを得ず、例えばＧＰＳの観測精度に限界を生じるなどしている。
【０００５】
また、従来の速度計は、相対物から得る情報を基に計測しているため、相対情報を得ることができない条件では、機能しない。例えば、宇宙船の航行速度は、外の目標物（近傍の星）との位置関係を基に算出しているため、相対情報を得ることができない条件下では機能しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「ファインマン物理学1」訳書第１巻力学（第213頁15-4時間の変換）
【非特許文献２】「Starlight and Time」D. Russell Humphreys著1994by Master Books,Inc.（第11頁GravityDistorts Time）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、宇宙船等の動体で相対論の影響を受けない普遍的な時間を計量可能な相対論的効果除去基準時計及び相対情報によらない速度を計量可能な相対論的効果量変換速度計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、動体に設置されている相対論的効果除去基準時計であって、
2014153250.tif 000003
上記相対論的効果除去基準時間方程式における前記動体の運動エネルギー成分と位置エネルギー成分とを統合した全エネルギー量を計量する計量部と、この計量部で計量された全エネルギー量から上記相対論的効果除去基準時間方程式を解いて相対論的効果除去基準時間を算出する計算解析部と、この計算解析部で算出された相対論的効果除去基準時間を実行する実行部と、この実行部で実行されている相対論的効果除去基準時間を表示する表示部とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明に加えて、電磁気エネルギーを発生するエネルギー発生装置を利用して構成されており、前記計量部が当該電磁気エネルギー発生装置から発生した電流値を前記運動エネルギー成分として認識しかつ電圧値を前記位置エネルギー成分と認識して電力値を前記全エネルギー量として計量するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１の発明に加えて、特定波長の電磁波により電磁気エネルギーを発生するエネルギー発生装置を利用して構成されており、当該エネルギー発生装置から発生した特定波長電磁波の光エネルギー量を前記全エネルギー量として計量するように構成されていることを特徴とするものである。  
【００１１】
請求項４の発明は、請求項２の発明に加えて、前記エネルギー発生装置に電気エネルギーを蓄積・放出可能かつ前記全エネルギーを使って発振可能なコンデンサが付加されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５の発明は、前記動体に、前記相対論的効果除去基準時計と相対論の影響を受ける相対論的時計とを併設し、当該両時計を同期させて当該動体で所定時間だけ作動させ、その場合に計量した時間量の差を求める時間ずれ検出部と、この時間ずれ検出部が求めた時間量の差と前記相対論的効果除去基準時間方程式とから当該動体の相対論効果量を速度に変換する基準速度算出部とから構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る相対論的効果除去基準時計は、宇宙船等の動体で相対論の影響を受けない時間（いわば普遍的な時間）を計量することができる。
【００１４】
本発明に係る相対論的効果量変換速度計は、宇宙船等の動体で相対論の影響を受けない速度（相対情報を必要としない速度）を計量することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る相対論的効果除去基準時計の構造を示す図である。
【図２】本発明に係る相対論的効果除去基準時計および相対論的効果量変換速度計を構成するコンピュータ組織を示す図である。
【図３】本発明に係る相対論的効果量変換速度計の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る相対論的効果除去基準時計は、動体（動いている物体）に設置されており、当該動体で相対論の影響を受けない普遍的な時間を計量することができるものである。本実施形態では、動体として、宇宙空間を航行する宇宙船が選定されている。また、例えばＧＰＳ衛星を選定してもよい。また、大気圏に再突入してブラックアウト状態の宇宙船を選定してもよい。
【００１７】
本発明に係る相対論的効果除去基準時計１０は、図１に示すように、計量部１１と、計算解析部１２と、実行部１３と、表示部１４とを備えた構成とされている。
ここにおいて、計量部１１は、後に詳細に説明する相対論的効果除去基準時間方程式における動体の運動エネルギー成分と位置エネルギー成分とを統合した全エネルギー量を計量するものである。また、計算解析部１２は、上記計量部１１で計量された全エネルギー量から相対論的効果除去基準時間方程式を解いて相対論的効果除去基準時間を算出するものである。また、実行部１３は、計算解析部１２で算出された相対論的効果除去基準時間を実行（カウント）するものである。表示部１４は、実行部１３で実行された相対論的効果除去基準時間を表示するものである。この実施形態では、相対論的効果除去基準時間方程式を解析可能なプログラムを内蔵するコンピュータ組織３０（図２参照）をもって構成されている。コンピュータ組織３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、キーボード３４、実行部３５および表示部３６と接続するためのインターフェース（図示省略）等から構成されている。
【００１８】
また、本発明に係る相対論的効果量変換速度計２０は、動体に設置されており、相対論的効果除去基準時計と相対論の影響を受ける相対論的時計（いわゆる従来の時計）とを併設する構成とされている。そして、相対論的効果量変換速度計２０は、上記併設した両時計を同期させて前記動体で所定時間だけ作動させ、その場合に計量した時間量の差を求める時間ずれ検出部２１と、この時間ずれ検出部２１が求めた時間量の差と相対論的効果除去基準時間方程式とから当該動体の相対論的効果除去基準速度を求める基準速度算出部２２と、表示部２３等から構成されている。この実施形態では、相対論的効果量変換速度計２０は、相対論的効果除去基準時間方程式を解析可能なプログラムを内蔵する上記コンピュータ組織３０（図２参照）を利用して構成されている。
【００１９】
１．相対論的効果除去基準時間方程式について
【００２０】
Ａ．相対論的効果除去基準時間方程式の導出
【００２１】
速度（ｖ）で航行する宇宙船の質量（M）および船内の時間（T）は、
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ｍ1Ｖ12：[T.E]は特殊相対性理論の効果の中で、エネルギー保存則から、一定に保持される。[T.E]を時間の計量ユニットとしてクロックを構成する時間を相対論的効果除去基準時間と呼ぶ。
【００２２】
Ｂ．一般相対性理論の重力による効果について
【００２３】
一般相対性理論の重力による効果も上記と同様に記述され、以下のようになる。
2014153250.tif 000014
【００２４】
これらの等式を相対論的効果除去基準時間の理論方程式とする。よって、あらゆるエネルギーにおける全エネルギーはエネルギー保存則のなかで、相対論的効果除去基準時間を構成している。
【００２５】
相対論的時間は、速度及び重力の影響を受け、時間量そのものが変化すると解釈されており、実験観測データも同様に理解されている。しかし、相対性理論効果から提出された上記不変量は、エネルギーを時間量として、相対論的効果除去基準時間を定義するものである。すなわち相対性理論による効果の発生するいかなる場においても、不変の時間量を定義するものである。
【００２６】
このことから、相対論的効果による時間の間延び現象は、計量する時計の原理から発生するものであり、それは上記エネルギーの変換が発生することによるものである。よって、従来の時計が計量するのは、相対論的効果による上記エネルギーの変換に伴い発生する時計の運動量の変化の影響を受けて計量することとなり、その結果、時間の間延び現象として観測されていると理解することができる。
【００２７】
そこで、上記の等式における不変量である、ｍ1Ｖ12：[T.E]なる全エネルギーをもとに時間量を計測した時間を、相対論的効果除去基準時間とし、その時間の計量概念又は、時間計量装置を相対論的効果除去基準時計とする。よって、相対性理論効果を上記方程式による概念により相対論的効果を排除する構造をもつ時計を相対論的効果除去基準時計とするものである。
【００２８】
Ｅ．相対論的効果量変換速度計について
相対性理論効果を受けた従来の時計に対して、相対論的効果除去基準時計は不変時間量を計量する。また、相対論的効果量変換速度計は、従来の時計の計量する時間量（「相対時間」と称することもある）と相対論的効果除去基準時計の計量する時間量との差により、相対論的効果量を測定し、測定された相対論的効果量を速度に変換する装置である。
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よって、ＡＴとＲＴとの差が相対論的効果量と認識される。原子時計と相対論的効果除去基準時計との時間量の差が相対論的効果量となる。その結果、以下のように、ＲＴとＡＴ、すなわち、原子時計の計量時間と相対論的効果除去基準時計の計量時間の関係が成立する。
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上記速度でみるならば、相対論的効果除去基準時計（ＡＴ）が1秒計量するとき、原子時計（ＲＴ）は、１／Ｃ02秒計量することになる。
ここで、
2014153250.tif 000018
よって、原子時計（ＲＴ）と相対論的効果除去基準時計（ＡＴ）の計量時間が計測されると、速度が検出できる。これは、動体の中で相対情報によらない速度計で
相対論的効果量変換速度計とする。
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【００２９】
電子の加速実験のなかで、速度が光速に近づくと加速限界が生ずることは、相対論的効果除去基準時間理論方程式におけるエネルギーシフトが発生するためであり、質量が無限値をとるためではないと解釈され以下のように記述される。
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【００３０】
以上から、静止質量ｍ’が速度Cで構成するエネルギーは、静止質量が持つエネルギーm’c2 (J)と等価である。（但し、その時の全エネルギーはm’・ｃ2・c02(J)）よって、電子のエネルギーは相対論的効果のなかで、2
[K]として保存されるから、相対論的効果除去基準時計の時間の計量は、電子の2 [K]を計量することで足りる。以上から、相対性理論における、時間及び質量に関する理解について、エネルギーの保存則から、以下の条件が成立する。
【００３１】
静止質量ｍのエネルギーはmc2と描けるから、エネルギー保存則より、
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【００３２】
いま、相対性理論効果は、静止質量は保存され不変性を保ち、上記方程式により描かれたエネルギーが変換される場（n[P]+m[K]=2[K]）が存在する。
【００３３】
Ｃ．電磁誘導を利用した相対論的効果除去基準時計について
【００３４】
上記したことから、相対論的効果除去基準時計の構造要件として、エネルギー保存則より電磁気力が相対速度により増加する条件が提出されることにより、電磁誘導による、相対論的効果除去基準時計が構成可能となる。
【００３５】
すなわち、電磁誘導の発電能力（電気エネルギー）は時計の運動量が減衰する場でも、それに応じて磁力が増大しその結果、発電量が維持され相対論的効果除去基準時間に対する発電量は一定となる。この電力を時間単位として、相対論的効果除去基準時計は構成される。
【００３６】
Ｄ．光電効果を利用した相対論的効果除去基準時計について
【００３７】
また、[TE]=hνなるエネルギーの計量をもって時間量を計測した時間を、相対論的効果除去基準時間とし、その相対論的効果除去基準時間の計量又は、その装置を相対論的効果除去基準時計とすることから、光電効果を発生させる光のエネルギーを相対論的効果除去基準時間単位量として構成される。
【００３８】
Ｅ．その他のエネルギーを利用した相対論的効果除去基準時計の可能性について
【００３９】
エネルギー保存則におけるあらゆるエネルギーが相対論的効果除去基準時間方程式において相対論的効果除去基準時間を構成できる。よって、力学的エネルギー、電気的エネルギー、光のエネルギー、熱エネルギー、科学的エネルギー、原子核エネルギーを利用して相対論的効果除去基準時間を計測する装置が理論的に可能であり自然法則のなかに原理として存在している。各エネルギーを利用して[K],[P]は決定され[TE]が求められる。
【００４０】
Ｆ．ミューオンの存在時間が間延びする現象について
【００４１】
ミューオンの通常の存在時間と大気上空で発生したミューオンの存在時間が間延びしている現象について、従来から、特殊相対性理論の効果による時間の間延び現象として理解されているが、相対論的効果除去基準時間方程式の構成要件から、以下のように記述される
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v=ｃのとき、２[μＰ]＝μｍ1ｃ2となり、ミューオンが存在すると解釈する。
いま、２[μＰ]→２[μＫ]＝μｍ1ｃ2＝πｈｖに至る時間をミューオンの存在時間とすると
ｔ0をミューオンの平均存在時間と定義する。
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【００４２】
以上から、ミューオンの存在時間[μＫ]は変化するが、相対論的効果除去基準時間エネルギー[T.E]は不変となり、崩壊時間が間延びする現象は、時間そのものが間延びするのではなく、上記等式におけるエネルギー変換による結果、崩壊現象が遅れる結果と理解され、相対論的効果除去基準時間量は保持される。
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ここで、原子時計のクロック構造のビームのエネルギーをもって相対論的効果除去基準時間方程式に整合させると以下のように記述される。
従来の原子時計の時間計量は上記等式における運動エネルギー成分によるものであり、相対性理論の効果を受けて以下のように理解される。
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光電効果装置を以下の条件にする。
ｗ＝k0 
hν０＝ｍev12／２＝hν／２
このとき、相対論的効果除去基準時間方程式の
運動エネルギー成分[Ｋ1]はｍev12／２＝[Ｋ]となり、
位置エネルギー成分[Ｐ1]はｗ＝[Ｐ]となるので、
以下のように記述され、相対論的効果除去基準時間方程式の構成要件に該当する。
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よって、このときの光のエネルギーｈνは相対論的効果除去基準時成分となる。
2014153250.tif 000034
【００４３】
光のエネルギーは光電効果のなかでエネルギー保存則が成り立ち、光電子運動エネルギーと仕事関数エネルギーの合計エネルギーは光の全エネルギーに一致する。相対論的効果の場で、光電子の運動エネルギーと仕事関数エネルギーは偏移するがその全エネルギーは光のエネルギーに一致する。
【００４４】
従来の時計のクロックは、相対論的効果により運動エネルギーが偏移することでクロックも相対的に運動量が偏移する。これは、物理的場における自然現象で、時間が偏移するものではない。
【００４５】
よって、単位時間あたりの光の全エネルギーでクロックを構成すれば、相対論的効果を排除した時計が創出される。つまり相対論的効果除去基準時間理論方程式の [T.E]成分を時計のクロック構造に組み込む構造をもつ時計が相対論的効果除去基準時間を計量可能とし相対論的効果除去基準時計となる。
【００４６】
例えば、光電効果による相対論的効果除去基準時計では、光電子エネルギーが[RE]成分となり、光電効果を発生させる光のエネルギーが[T.E]=2[AＥ]成分となり、相対論的効果除去基準速度 AVが測定される。これらの装置、電気エネルギーをもって構成可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  相対論的効果除去基準時計
１１  計量部
１２  計算解析部
１３  実行部
２０  相対論的効果量変換速度計
２１  時間ずれ検出部
２２  基準速度算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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