特殊相対性理論

E=mc2を書こうとするためにはE m cの表すものの意味が分からないとどうしようもない。Eはエネルギー　mは質量　cは光速　あまりにも当たり前のことのように言われる。でも　エネルギーとはなにか　質量とはなにかと問われて明確な返答が出来るかと言われればぼくには自信が無い。かろうじてcは光速のことだよとは言えそうだけど。

物理学が数学という言語で表現　実験・観測では追えないものを考察するためには不可欠。古代の哲学が自然言語で思考実験をしたように数学での思考実験ということ。もちろん数学という言語の方が自然言語より不確実さの少ない結論を出せるのは当然。そしてそこに出てくる結論は常識に捉われているものには理解しにくいものになる可能性がある。

物理学というものは本来地道な実験と観測によって成り立つとは言え　これまでも実験観測先行の時代　思考実験先行の時代と繰り返されている。現時点での物理学は思考実験先行の時代かもしれない。思考実験先行の時代では論理という言葉遊びが横行してしまう。だから現在の物理学は数学という言語の言葉遊びかもしれない。たぶん怒られるけど。

言葉でなんとなく他人を丸め込む　ってことはよくあるはなし。丸め込むと書くと騙すような感覚を受けるが　論理の積み上げ次第によっては真理に近づける　かもしれない。そしておなじ言語としての数学というものはより論理的に整合性がある。だからそこで紡がれる物語はへたに常識という偏見を纏った物語より信憑性があるのかもしれない。

ローレンツ変換を紐解くと不可解な解が出てくる。そのひとつが質量とエネルギーの等価性。違う速度の慣性系の間では物理量の計測値をそれぞれの慣性系の数値に翻訳する必要があるのは仕方が無いこと。ただエネルギー保存則からしてそれぞれの慣性系によってエネルギーに対して違う数値が出るようでは困る。そこで必要とされるのが不変量。

E=mc2有名な公式　質量とエネルギーの等価性と言われるもの。エネルギーとはなにか？　定義としては仕事をすることのできる能力　単純に言えば変化をもたらす力。運動エネルギーや位置エネルギーについてはそれぞれ研究が進められてきた。その中で出て来た質量とエネルギーの等価性。エネルギーの概念の見直しが必要とされる可能性がある。

アインシュタインの思考法として観測結果をひとまず受け入れるという姿勢があるように思える。乱雑さからシンプルなものを見つける　不和から調和を見つける　という姿勢。演繹法に近いかもしれないが仮説思考と言ったほうが良いかもしれない。ただその思考実験から出て来たものは矛盾は無いにしても一般常識とはかけ離れる場合がある。

1905年はアインシュタインの奇跡の年と言われている。同じ1年の間に論争の起こっていた光電効果・ブラウン運動・電磁気学ニュートン力学との整合性という3つの問題に単純なものの仮定を導入することで一つの方向性を見出した論文を発表したことで有名。そしてもう一つ特殊相対性理論の発展形として質量とエネルギーの等価性発表がある。

特殊相対性理論の構成の基礎は意外と分かりやすい。慣性系などという言葉を使わずに人間で考えてみればわかりやすくなる。個々の人間は自分を中心に物事を考える。だから他者との間の認識がずれることは当然のこと。その認識のずれを修正するのがローレンツ変換であり各々のずれを認識するための基準値を求めようとして出てくるのが不変量。

特殊相対性理論では絶対空間・時間が無いってことになっている。言い換えるとどこを基準点にしても良いってこと。ミンコフスキー時空図を自分自身を基準点としても良いわけ。自分基準で他の慣性系を変換　その変換方法がローレンツ変換。そのなかでもローレンツ変換しても変わらない空間・時間が出てくる。それが時・空間の不変量。