エーテル
全然相対論に行き着かないね。
困ったもんだ。
じっさい相対論っていうのは
きっちり証明していくと
複雑で難しいもんだけど
単純に直感だけでみてみると
意外と簡単かもしれないんだ。
ただ直感で認識したものっていうのは
他人に伝えるのが大変だってことだね。
だからだらだらと書き続けているんだけど
書いているうちに
ぼくの中でなんとなく
整理できるかもしれない
ってことでぼくのわがままを
お許しください。
さて光は波だってことは
実験・観測の結果わかっていた。
だからこそ波を伝える媒体として
エーテルっていうのが考えられたわけだ。
で、そのエーテルっていうのを
じっさいに観測しようとして
実験を重ねていくと
どうも思ったような観測結果が出てこない。
唯一理論上成り立つのが
ローレンツさんの唱えた
「エーテルに逆らって進むものは
ローレンツ因子をかけた分だけ縮む」って
理屈なんだけど
そうなると計測するものさしも
同じように縮んじゃうから
計測結果としては出てこなくなるんだよね。
そこでアインシュタインさん
エーテルっていう仮説を
いったん保留にしてみようって
言い出した。
勘違いしないでね
決してエーテルってものを
否定したわけじゃないんだ。
あくまで保留ってこと。
光の速さ
整理してみるね。
光が波だとして見よう。
（実際波だって観測結果は出てるんだ）
波の速さっていうのは
波の発生源が動いたとしても
止まっている観測者には
影響がない。
波ってものはそれを伝えている媒体に対して
一定の速度を持っているだけだからね。
ただ観測者が発生源に近づいたり離れたりすると
観測される速度は変わっちゃう。
だから光が波だとすると
たとえば太陽に向かって
飛んでいくロケットで太陽の光の速さを計れば
光の速さ＋ロケットの速さになるし
太陽から離れていくロケットで太陽の光の速さを計ると
光の速さ－ロケットの速さになる。
ここのところは間違ってないよね。
次に光が粒だとしよう。
（これも観測結果が出ているんだ）
粒（物だね）の速さっていうのは
粒を打ち出すもののスピードが
止まっている観測者に
もろに影響する。
もちろん観測者が動いても
当然速度には影響するけどね。
さっきみたいにロケットで考えれば
ロケットから前方に
光を照らした時の光の速さは
光の速さ＋ロケットの速さになるし
ロケットの後方に
光を発射したときは
光の速さ－ロケットの速さになる
はずだよね。
でも、どんなケースでも
光の速さは同じだって観測されちゃうんだ。
これって
アインシュタインさんやだれかが言い出したことじゃなくて
いろいろな人が
いろいろな場所・方法で
観測した結果がそうだってこと。
そう、これは仮定の話じゃなくて
いわく事実ってやつ。
じつは今でもその観測結果が間違っていないか
観測は続いているんだけど
今のところ結果が覆る観測は
出てきていないみたい。
光速度一定の原理
この光っていうものは
波なのか粒なのかって結論は
量子力学のほうに任せないと仕方がない。
アインシュタインさんは
光は波の性質と粒の性質を
持っているってことを
実験・観測の結果から
素直に受け入れただけ。
そこからの結論が
「光の速度はいかなる慣性系から測定しても同じである」ってもの。
わかったようなわからないような
当たり前のようなそうでないような話だけど
すこしだけ補足を入れておこう。
まず『慣性系』。
きっと中学か
もしかすると小学校で
習ったかもしれないんだけど
『ニュートンの法則』って覚えてないかな？
第一法則：慣性の法則
「すべての物体は外部から力を加えられない限り
静止している物体は静止状態を続け
運動している物体は等速直線運動を続ける」
第二法則：運動の法則
「物体に力が働くとき物体には力と同じ向きの加速度が生じ
その加速度の大きさは力の大きさに比例し
物体の質量に反比例する」
第三法則：作用・反作用の法則
「物体Aから物体Bに力を加えると
物体Aは物体Bから大きさが同じで逆向きの力（反作用）を
同一作用線上で働き返す」
このうち第一法則（慣性の法則）が
成立する基準系のことを
慣性系っていうらしい。
ようは静止しているか
等速直線運動をしているかってものだよ。
余計にわからなくなったかもしれないね。
だから相対論でよく使われる
電車で例えてみよう。
加速も減速もしない
一定の速度で走っている電車の中じゃ
電車に乗っていないとき（駅で電車を待っているような時だね）と
同じように感じられるじゃない。
これが慣性系。
立ち止まっているぼくたちだって
地球ってすごい勢いで動いているはず。
それでも実際のところ
地球から振り落とされたりしないよね。
（もっとも地上じゃ重力なんかの問題があるけど）
だからこれも慣性系。
「光の速度はいかなる慣性系から測定しても同じである」
ってことは
立ち止まっているぼくが光の速度を計っても
電車に乗っているあなたが光の速度を計っても
どちらも同じだよってことなんだ。
それがどうしたって
言いそうになるけど
電車の速度みたいに遅い場合でも
（光の速さに比べればね）
それこそSFに出てくる
超高速ロケットみたいなものでも
これが成り立つって仮定しちゃったわけだ。
そして今のところ
この光の速度はどの慣性系から見ても
一定だっていう仮定が
間違っているという実験・観測結果は
出ていないんだよね。
でもこれって無茶な話なんだよ。
「だってこの宇宙ってそういったもんだもの」で
はなしを終わらしているだけなんだもの。
