
静止している 慣性系ABCD があり、反対方向に慣性系ABCD に対して同じ速さで等速直線移動している 観察者E と 観察者F がいる。
観察者Eにとって慣性系ABCD は観察者Fと同じ方向に等速直線移動している。
観察者Fにとって慣性系ABCD は観察者Eと同じ方向に等速直線移動している。
光子が 点O から発射され 点P に到着した。
観察者Eにとっての慣性系ABCD の中で起こった光子の移動 と 観察者Fにとっての慣性系ABCD の中で起こった光子の移動 との違いについて考えてみよう。
アインシュタインの特殊相対性理論が登場する前の考え方:
点Oから発射された光子が点Pに到着するまでの時間は、同じである。
点Oから発射された光子が点Pに到着するまでの距離は、観察者Eにとっての慣性系ABCD の中で起こった光子の移動の方が短い。
したがって、観察者Eにとっての慣性系ABCD の中で起こった光子の移動の速さは、観察者Fにとっての慣性系ABCD の中で起こった光子の移動の速さよりも速い。
よって、光速は慣性系によって異なる。
点Oから発射された光子が点Pに到着するまでの距離は、観察者Eにとっての慣性系ABCD の中で起こった光子の移動の方が短い。
したがって、観察者Eにとっての慣性系ABCD の中で起こった光子の移動の速さは、観察者Fにとっての慣性系ABCD の中で起こった光子の移動の速さよりも速い。
よって、光速は慣性系によって異なる。
アインシュタインの特殊相対性理論の考え方:
点Oから発射された光子が点Pに到着するまでの時間は、同じである。
なぜなら、慣性系の移動の速さに応じて慣性系の時の経過スピードが遅くなるから。
点Oから発射された光子が点Pに到着するまでの距離は、同じである。
なぜなら、慣性系の移動の速さに応じて慣性系の空間は移動方向に短縮するから。
したがって、観察者Eにとっての慣性系ABCD の中で起こった光子の移動の速さ と 観察者Fにとっての慣性系ABCD の中で起こった光子の移動の速さ とは等しい。
※ 実際には、光速不変の原理から出発して、移動している慣性系の時の経過スピードの遅延化 と 移動している慣性系の空間の縮小化 の結果にたどり着くのですが、上記の文章は、反対方向になっています。あえてそうしています。
もし、慣性系ABCD に対して静止している観察者Gがいたとしたら、点Oから発射された光子が点Pに到着するまでの時間は不変で、点Oから発射された光子が点Pに到着するまでの距離も不変であり、かつ、観察者Gにとっての慣性系ABCD の中で起こった光子の移動の速さ は 観察者Eや観察者Fにとっての慣性系ABCD の中で起こった光子の移動の速さ に等しい。
なぜなら、移動している慣性系の時の経過スピードの遅延化の程度 と 移動している慣性系の空間の縮小化の程度 は同じ割合になっているから。
というわけで、光速は慣性系によらず一定である。
なぜなら、慣性系の移動の速さに応じて慣性系の時の経過スピードが遅くなるから。
点Oから発射された光子が点Pに到着するまでの距離は、同じである。
なぜなら、慣性系の移動の速さに応じて慣性系の空間は移動方向に短縮するから。
したがって、観察者Eにとっての慣性系ABCD の中で起こった光子の移動の速さ と 観察者Fにとっての慣性系ABCD の中で起こった光子の移動の速さ とは等しい。
※ 実際には、光速不変の原理から出発して、移動している慣性系の時の経過スピードの遅延化 と 移動している慣性系の空間の縮小化 の結果にたどり着くのですが、上記の文章は、反対方向になっています。あえてそうしています。
もし、慣性系ABCD に対して静止している観察者Gがいたとしたら、点Oから発射された光子が点Pに到着するまでの時間は不変で、点Oから発射された光子が点Pに到着するまでの距離も不変であり、かつ、観察者Gにとっての慣性系ABCD の中で起こった光子の移動の速さ は 観察者Eや観察者Fにとっての慣性系ABCD の中で起こった光子の移動の速さ に等しい。
なぜなら、移動している慣性系の時の経過スピードの遅延化の程度 と 移動している慣性系の空間の縮小化の程度 は同じ割合になっているから。
というわけで、光速は慣性系によらず一定である。
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