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(157) 大海原
もうもう
2005年06月08日(水) 08時25分

現在、わたしの頭を支配しているのは、
移動している人も静止している人も、みーんな、
同じ電磁場、言うなれば、共通の大海原に存在していて、そこに起こる波紋を見ているだけだと。

おそらく昔のエーテル論のころと同じ認識かと。

上記認識の元で、「光速一定」を考えた場合、

大海原中に対して、静止している人も、移動している人もみーんな一定の速さで伝わる波紋を見る。少なくも波紋の広がる速さが観測できなかったとしても、それは観測できなかっただけで、
速さは決まっているものであり、一定である。

というような認識になってしまいます。

ところが、相対論の場合、

あらゆる観測者に対して一定の相対速さで伝わる
のですから、なんとも想像できない世界のものと
なっています。(わたしにとっては)



(159)  (Re:157)
Re: 大海原
TOSHI
2005年06月08日(水) 10時19分

  こんにちは。。。もうもうさん

  大海原より、自分の足元を考えたらいかがでしょうか、あなたがいる地球の地面は本当は平らではなく、しかも時速1600km余り、秒速460mくらいで自転していて、さらに地球中心は太陽のまわりを秒速約29kmで公転しています。

 しかし、光の速さは秒速約30万kmですから地球上の観測者に対する相対速度と、たとえば宇宙空間にいる観測者との間で、たとえ光速の観測値に差があったとしても、わずかなものでしかありません。(実際には実験によってわずかな差も存在しないことが確認されています。)

 しかし、とにかく、光=電磁波の速さが地球上にいる人と宇宙空間にいる人とで値がわずかでも違うなら、地球上で研究者によって打ち立てられてきた電気、磁気の法則が、別の星などでは成立しないことになります。(別の星に高等生物がいれば、そこではわれわれの知っている物理学とは本質的に異なる物理学が展開されていることになるでしょう。)

 物理学者は全宇宙普遍の法則を探求してはいますが、実験は地球でやるかせいぜい地球を周回するシャトルの中でやらざるを得ないという制約があります。

 これらの法則の妥当性が地球上で確認されれば、宇宙のどこに行っても法則が成立することを保証するのが相対性理論です。

 さて、媒質の全くない光と異なり、媒質が水であって、伝わるのものが水の上下左右の楕円振動運動であるような水の波なら、その波の速さが不変なのは媒質に対して静止している観測者にとっての速さだけで、たとえば池の中の波の速さをモーターボートの上で観測するとモータボートの速度を波の速度からベクトルとして引き算したものが相対速度なので、その大きさである速さは静止した池に対する水波の相対速度の速さとはもちろん異なります。

 川であれば、水の波の川の水=媒質に対する相対速度の大きさは、浮かんで流されている観測者にとっては、流れる川の水=媒質に対する波の速さと同じ値を観測するでしょう。だから、もし波も川の水と同じ速さで流されていたら、速さも速度も0と観測するでしょう。

 しかし、光であれば、光と平行に光の速さで飛びながら観測しても光の速さは0とは観測されないで、静止した観測者とおなじ光の速さに観測されます。

 つまり、平行して飛んでいる観測者にとっては光とならんでいるのですから、止まっている観測者が1秒間に光と観測者がともに30万kmむこうに去ったことを観測した後にも、飛んでいる観測者の時間は全く経過していない、つまり0秒しか経たないことになります。光速で飛べば、このように時間は無限に遅れるということを受け入れなければ、「非常識的な」相対論というものを受け入れることはできません。。。

                         TOSHI



(160)  (Re:159)
Re: 大海原
もうもう
2005年06月08日(水) 12時30分

>その波の速さが不変なのは媒質に対して静止し>ている観測者にとっての速さだけで、たとえば>池の中の波の速さをモーターボートの上で観測>するとモータボートの速度を波の速度からベク>トルとして引き算したものが相対速度なので、>その大きさである速さは静止した池に対する水>波の相対速度の速さとはもちろん異なります。

わたしが過去のトピックで確か申し上げたかと思いますが、ここのところの認識が違うんです。

わたしは、
モーターボートが移動しても波の伝播速さは変わらないと考えます。(まだ頭を支配しています)

確かにモーターボートが移動すると水に対して相対速度を持ちます。ですから波のある点に関しては相対速度を持ちます。
例えば、波源に向かって移動すれば波に早く遭遇します。でも、波が水中を伝播する速さはちっとも変わっていません。
モーターボート上の人のみならず航空機から見ていても波の伝播する速さは一定です。

当初、わたしは、この「波の伝播速さは一定」ということが「光速不変」のことかと思っていました。

ところが光(電磁波)はあらゆる人に対して、一定の相対速さCで伝播する。

ということで、想像ができず苦悩しています。

モーターボートの場合、波の伝播速さよりも速く移動したら確実に波を追い越しますが、光の場合はそうはならないのですよね?



(350)  (Re:160)
Re: 大海原
松田卓也
2006年11月15日(水) 10時40分

一年遅れのレスですが

>モーターボートの場合、波の伝播速さよりも速く移動したら確実に波を追い越しますが、光の場合はそうはならないのですよね?

普通はそのように言われますが、そうですか?モーターボートがたてる波はいわゆる船首波といわれるものです。これはモーターボートとくっついて走りますよね。モーターボートの速度が波の速度以上の場合、船首波を追い越すこともなければ、おいて行かれることもありません。モーターボートの速度と船首波のボート進行方向の速度は、常に等しいです。ですから波は常に船首にくっついているのです。

ボートが速くなるほど、船首波の角度は狭くなります。この角度をマッハ角といいます。

本筋とは関係有りませんが、誤解をただしておきます。



(357)  (Re:350)
Re: 大海原
もうもう
2006年11月18日(土) 01時02分

わたしがここで言っている波はそういう波ではなく、ボートに乗っている人が棒で水面を
瞬間的に叩いたときにできる波紋のことを
言っております。

この波紋の広がる速さはボートの運動の速い遅いには関係がありませんね。
水の性質で決まる話です。

でも波紋のある1点とボートとの相対速度はボートの運動の速い遅いと関係が生じます。

波紋の進行方向へボートが運動していれば、
ボートと波紋のある1点との相対速度は小さいですし、逆方向はボートが移動していれば
相対速度は大きくなります。

光の場合も同じだと考えているのです。



(358)  (Re:357)
Re: 大海原
松田卓也
2006年11月18日(土) 08時08分

>わたしがここで言っている波はそういう波ではなく、ボートに乗っている人が棒で水面を>瞬間的に叩いたときにできる波紋のことを言っております。
>
>この波紋の広がる速さはボートの運動の速い遅いには関係がありませんね。>水の性質で決まる話です。
>
>でも波紋のある1点とボートとの相対速度はボートの運動の速い遅いと関係が生じます。
>
>波紋の進行方向へボートが運動していれば、ボートと波紋のある1点との相対速度は小さいですし、逆方向はボートが移動していれば相対速度は大きくなります。
>
>光の場合も同じだと考えているのです。
>

もちろん、そんなことは分かっているのですよ。しかしあなたの言う二つの波は別ではありません。同じものです。

船首波も瞬間瞬間に船首がたてた波をホイヘンスにならって素源波と呼びます。船の速度が波の位相速度より速い場合は、船は素源波を追い越していきます。素源波の波頭の包絡線が船首波となります。

つまりこの水の波に関してあなたが間違っていると言いたいわけではなく、船の速度が素源波より速くても、船首波の波全体としてはボートにくっついているといいたかっただけです。

媒質中の光速度は真空中のものよりおそいです。この場合、たとえば粒子が媒質中の光速度より速い場合、先の船首波に似た波が現れます。チェレンコフ光といいます。

しかし、特殊相対論のポイントは、真空中ではこれが起きないと言うことです。

なぜそうかと聞かれるなら、自然はそのようにできていると言うことです。



(360)  (Re:358)
Re: 大海原
もうもう
2006年11月18日(土) 14時11分

うーん、私の話はたとえ話なのであいまいさは否めませんが、船は水面から浮いていると考えています。船自体は水面に波は起こさないわけです。そう考えないとややこしく、言いたい事と関係が無いことですので。

つまり、水面から少し空中に浮いた船から、
棒で水面を叩いた場合の波のお話ですね。

それで電磁波の場合にもそうなるのかならないのか?

ドップラー効果が現れているのにもかかわらず、なぜ波のある1点と観測者との相対速度が変化しないのか判らないのです。





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