第8章 重力赤方偏移は「重力場による時間経過遅延作用」のせい?
「 重力赤方偏移 」という現象は、 力学的エネルギー保存法則から導かれるのですが、 一方、 光が放出された空点の時間の経過が遅いことに起因するとも、 考えられています。 その理由は、 次のようなものです。
「 重力場の存在する空間では時間はゆっくりと経過する。 観察者よりも重力ポテンシャルの大きな空点に存在する、 または、 観察者よりも一様な重力場の下流に存在する、 観察者に対して静止している光源が、 光源の空点時間
に放つ光の波の数を、 観察者は観察者の空点時間
に受けとめる。
であるから、 観察者にとっては、 光は振動数が
倍と少なくなり、 波長が伸びる。」大きさが
の一様な重力場が存在する空間で、 重力場と反対方向に、 角運動量
の光が
の空間を伝わりました。光も物質に準じた「 力学的エネルギー保存の法則 」に従います。
つまり、 運動エネルギーの減少量 = 位置的エネルギーの増加量 となります。
質量
の物質が、 大きさ
の一様な重力場を上流へ
移動したときの位置的エネルギーの増加量は、(式0705)で与えられました。 この
に
を代入すると、 角運動量
の光が、 大きさ
の一様な重力場を上流へ
伝わったときの位置的エネルギーの増加量になります。 それは
です。したがって、 相対論的運動エネルギーは以下のように減少します。

ということは、 光の角振動数も(式0801)のようになります。
(式0801)は、(式0707):
によく似ています。そこで、 次のように考えます。
(式0707)より、
である。(式0801)より、
である。したがって、
である。
、 つまり、
より、
*
は、 重力場の下流から伝わってきた光の波長を
であると観察する観察者の空点時間です。
です。したがって、「 一様な重力場の下流空点の空点時間 」の「 一様な重力場の上流空点の空点時間 」に対する比率は、「 一様な重力場の下流空点で光源の放つ実際の光の波長 」の「 一様な重力場の上流空点で観察される光の波長 」に対する比率に等しいことがわかります。
一様な重力場の上流空間では、 下流空間に比べて空点時間が長くなっています。 空点時間が長くなるということは、 その空点での時間の経過が相対的に速くなるということです。 また、 一様な重力場の下流空点から上流空点に伝わってきた光は、 波長が長くなっています。
ここで、「 因果関係 」について 論理的考察 をします。
「 彼は、 お店で、 千円の品物を買いました。」すると、「 お店から出た後の彼の財布の中は、 お店に入る前に比べて、 千円少ない。」ということになります。
その理由は、「 彼は、 千円 と 品物 とを交換したから。」です。「 彼は、 お店に入ったから。」ではありません。 なぜなら、 お店に入ったとしても、 買い物をしなければ千円少なくなることはないからです。
もしかしたら、「 重力赤方偏移 」が「 重力場による時間経過遅延作用 」の生き証人だと言われるのは、 こういったたぐいのことではないかな? と、 只今、 私は考え中です。
次に、
@ 時の長さは人間が決める。
A 時の長さは、 光の速さが決めるのではない。 時の長さが決まれば、 光の速さが空間の長さを決めてくれる。
B 原子時計が遅れるときに、 その原子時計の傍に存在して、 原子時計に対して静止している物質の 移動 や 活動 や 生理学的・化学的反応 も遅れるのであれば、「 原子時計が遅れている。」とは言わずに、「 その座標系のその空間の時間の経過が遅れている。」と言わなければならない。