振り返り特殊相対性理論

雑学を収集しようじゃないか雑学
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もう一度繰り返しておこう

なぜ量子力学を調べている途中で

急に相対性理論なんてややこしいものに

手を出したかってところを

単純に言えば

量子力学(だけじゃなくても科学全般が)

っていうものが

三次元だけの解釈じゃ

説明できないような

気がしたからなんだね

『不確定性原理』の中で解かれている

「位置と運動量には不確定な関係がある」

これが正しいとすると

当然のように

では『時間』と『エネルギー』は 

って思っちゃうじゃない

宇宙やこの世界(存在)が

実際どれだけの次元が重なり合っているのかは知らないけど

(26次元だとか11次元説なんていうのもあるもんね)

ぼく もしくは人類が

直接感知できる次元としては

少なくとも縦・横・高さという3次元に

時間という次元を足したぎりぎり4次元を

認識し得ると考えても良いような気がするんだ

だから

相対性理論に首を突っ込んだってことだね

そしてもう一つ

量子力学も相対性理論も

そのスタートのきっかけが

『光』ってものだったってことがある

光は当時 

波だってことになっていた

物理学得意の

「正しいとされる仮説」

ってやつだね

そして

「正しいとされる仮説」は

常に検証されていくのが科学者たちのえらいところ

量子力学では『光電効果』から端を発して

光が粒なのか? 

波なのか? 

って方向へ行っちゃった

物質っていうのは粒子で構成されているのか

波の偏りなのかってことだね

相対性理論は

光は波だとかつぶだとかという前提に

疑問を投げかけたわけじゃないみたい

どうやって真空だと思われている宇宙空間を

光は伝わるのか? 

光の速さってどれくらいなのか? 

あたりが出発点なんだと思うんだ

光の速度の研究・実験は

アインシュタインさんが出てくる

はるかに前から行われていたんだよ

そして どうやって

宇宙空間を伝わってくるのかっていう仮定もね

エーテル

光の速度を測ろうという試みは

ずいぶん昔からされていたんだね

文献に乗っている一番古いところでは

ガリレイさん(1600年くらいかな)

もっとも 実際に測定に成功しているのは

それから100年ほど経ってからみたい

レーマーさん フィゾーさん フーコーさん

そうそうたる人たちが出てくるけど

1970年くらいにはほぼ現在の光速約30万km/秒

定着しちゃったって感じなんだ

光の速度は実験と観測で

なんとか地道に正解(?)に近づいてきた

残る問題はどうやって

真空とされる宇宙空間を

光は進んでくるのか? だったんだね

光が波か? 粒子か? って問題は

これも昔からされていたけど

1900年頃は

光=波説が大勢を占めていたんだよ

波ってものが伝わるにはなにかの媒質が

(波動が伝播する場となる物質・物体のことだよ)

必要になってくる

そこでその媒質を『エーテル』という

微細物質の集合だという仮定が

導き出されたってこと

宇宙空間は真空じゃなくてなにかで満たされている

そういう考え方は昔からあったけど

近代物理学として正式に出てくるのは

デカルトさんの渦動説だと思うよ

宇宙はいくらでも細かく分けることの出来る

微細物質が詰まっている という考え方だね

後にフックさんがこの微細物質に

『エーテル』って名前を付けたってことらしい

この渦動説 

17世紀頃にはわりあい支持された

説だったみたいなんだ

エーテルへの疑問

このエーテルが満ちている場所は 

ぼくたちがなにもないって考えている

宇宙空間ってことなんだから 

エーテルが ぼくたちに認識できるものだったら 

光が伝わる伝わらない以前に観測できてなきゃ

おかしいって意見はあったと思うよ

だけど 当時の観測装置では

検出できないって意見には反論は難しいね

だけど エーテルが

光という波を伝える媒質だと仮定すると

おかしなことが起こっちゃう

地球って

すごいスピードで動いているわけじゃない

ぼくたちには慣性の影響で実感できないけど

自転にしろ 公転にしろ なにより太陽系自体が

宇宙空間をすごいスピードで移動しているもんね

そのスピードって

考えるだけでも恐ろしいスピードのはず

ところが その地球上でどの方向で光を観測しても

その速度が変わらないみたいってことが

わかっちゃたんだよ

波と粒子の速度の性質として

「粒子はそれを発射するものの速さで観測される速度が変わる

波は波を発射するものの速度に関係なく媒質に対して一定速度になる」

「観測する側が媒質に対して動けば観測する波の速度は変わる」

と いうものがあることは

それまでの観測でわかっていたわけだ

そのあたりを合わせると

ひとつの結論が出てきちゃう

エーテルは光を伝えてくる媒質である

そして 光速は観測の結果

どの慣性系から見ても一定ってことになっちゃった

そうなると

エーテルは絶対静止しているもの

もしくは絶対静止している『もの』に対して静止している

そう考えないとおかしくなるんだよね

光は波だってことだったじゃない

そしてその速さは約30万㎞/秒

では その速度っていうのはなにに対してなのか?

もし エーテルが宇宙そのもの もしくは 宇宙に対して

絶対静止しているってことが証明できれば

光はエーテルを媒体として

約30万km/秒で進むって言えるんだろうけど

そうなるとまた

問題が起きるんだよね

地球とエーテルの相対速度は? 

ってことが

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