質問: ブレッチャーの実験が光速不変を証明している話も嘘? 相対性理論の教科書に載っているmm実験が光速不変を 証明している話は嘘だったと判明しましたが、 (http://okwave.jp/qa/q7751424.html それでは、教科書に載っているもうひとつの実験、 ブレッチャーの実験も光速不変を証明している と言う話も嘘なのでしょうか? この実験の詳細をご存知の方、真偽のほどお聞かせください。
回答: >、ブレッチャーの実験の詳細はご存じないと言うこと >で良いですね? 詳細を知らないと解説はできないって知ってます? まあいいや。他でまた「嘘だった」などと書かれるといやなので もう少しわかりやすい解説を残しときましょう。 論文の日本語コピーレベルのものが欲しいなら他を当たってください。 さて、mm実験の解釈として「観測者の運動にかかわらず光速度は一定になる」以外に、 「光速が光源の運動で変わる」という考え方もあります。もし、速度vの光源からの光の光速が v + c ならmm実験の結果は容易に説明できます。曖昧な言い方ですがこれを俗に 「光に慣性がある」といったりすることがあります。 相対論反対論者がよく取り上げる理論ですね。論文はこれを反証しています。 論文のエッセンスを見てみましょう。 論文の対象のひとつ、ヘラクレス x1 は地球から2万光年離れた x線パルサーです。2重星で互いを41時間で周回し、正確に1.24秒 間隔のパルスを発信しています。公転速度(正確にはその地球方向成分)は 169 km/s です。 #最近の観測では違うかも。また距離2万光年はとても不正確ですが #あとの計算で判るようにここでは全く問題にはなりません。 論文では光速が光源の運動で変わるならパルスの観測がどうなるかを 述べていますが、ここでは簡単のため、図の2つの位置からのパルスが地球に届くまでの 時間差を求めてみましょう。時間差は1秒差くらいでしょうか、1時間差くらいでしょうか?? 速度vの光源からの光速がv + c になるなら、図の2つの位置のパルサーの速度は地球に対して v+v と v-v ですから、光速は v+v+c と v-v+cになるでしょう。地球との距離を l とすると 時間差は δt = l/(v-v+c) - l/(v+v+c) = 2lv/((c+v)^2 - v^2) c >> v, c >> v なので δt ≒ 2lv/c^2 = 22.5年 (l=2万光年=1.89x10^20 m、v=169000 m/s, c=3x10^8 m/s) こういう具体的な計算はおもしろいですね。わずか20.5時間差で発せられたパルスなのに、 地球に届く時刻には20年くらいのひらきができてしまうわけです。やはり2万光年という途方もない 距離の威力はすごい。この結果からだけでも、光源の運動がそのまま光速に加わるなら パルサーの観測などできないという結論になります。 パルサーの軌道上の位置によって、パルスの地球へ届くまでの時間に数十年の違いがあるので、 地上では様々な時期のパルスを重ねて受信してしまうからです。 でも現実に x1 からは、規則正しい信号しか受信されません。様々な時期のパルスが重なっている 様子がないのです。 つまり光源の運動がそのまま光速に加わるというのは間違いだし かりに光源の運動が光速に影響を与えるにしてもそれはとてつもなく小さいはずなのです。 以上、ここまでわかれば論文の理解は十分です。まとめると なぜ2重星パルサーは観測可能なのか? ⇒ 光源の速度は光速に影響しないから 相対論本のmm実験の解説もだいたいこんなものですよね。 後は枝葉末節というか評価の話なんですが、 論文の中に出てくる k は 光源の運動に対する光速の変化率で、論文ではこれを どのくらいに小さくすると地球でまともに信号が受信できるようになるかを見積もっています。 そして k が とんでもなく小さな値でなければならないこと(つまり光速度一定)を 示しているのです。 他にも食の期間の測定で精度をあげる工夫をしてますが、これはさらに枝葉末節。 具体的に光速度一定の確からしさを数字で示せるのでこうしたのでしょうね。 反証から精度競争にテーマが移っっているのかな? より詳細を知りたい方は原文を見てください。必要なことは1052ページ、つまりわずか1ページに 全て書いてあります。 以上です。それではさようなら。