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明治の物理学者のたわごと

左脳は、言語認識、論理的思考、計算などを司り、勉学等により得た知識を記憶する顕在意識脳と呼ばれています
一方、右脳は、直感・ひらめき、芸術性・創造性等、五感・直感で情報を取り込む潜在意識脳とも言われています。

自己評価によれば、私は右脳人間で、直感だけに頼り論理的思考ができなくて、国数理社英の五教科が苦手なことになっています。
そこで、Wikipediaの「特殊相対性理論」の項を読み、理解の程度により私の左脳の性能を調べることとしました。

ニュートン力学によると、一定速度Vで動いている電車の中のボールの速度は、電車の中から見ると0、地上からは速度Vで運動しているように見えます。
一方、電磁気学におけるマクスウェルの方程式では、真空中の電磁波の速度(30万km/秒)は、どこから見ても同じになります。
その後、マイケルソンとモーリーは、真空中での光の速さ(30万km/秒)は、観測者や光源の運動状態や光の進む方向によらず一定であることを実験により示しました。

アインシュタインは、「光の速さは観測者の運動に関わらずに一定である」と仮定し、それを合理的に説明するために、運動する物体は進行方向の長さが縮み、運動する時計は遅れるとしたのです。これが特殊相対性理論です。
基礎公式として、2つの慣性系間の座標を線形変換するローレンツ変換が使用されています。
式を展開した結果は、確かに物体は光速に近くなると、時間が遅れ、長さが短くなります。
Wiki.のその後の記述においても、相対性理論を解釈する上で質量の概念を導入し、光速に近づくと質量は増大するとか、物質は光速を超えて運動することはできないとか、数式により説明されていました。
光速で飛行する物体の質量は、0なのだそうです。

ここまで、書いてあることの理解はできました。左脳の文章・数式読解力は正常なようです。
しかしながら、これ、何の役に立つねん?

物理学というものは、都合の良い時だけ平方根の中は正の自然数として、別の場合には自分の都合で虚数を使わなければならないとすることがあります。
物理学者は、自分でルールを作っておいて お姫様を塔の最上階に閉じ込め、ゲームの世界に迷い込んできた勇者を仲間にしようとしているだけなのです。
お姫様を手に入れたのなら、国民が平和に暮らす国を作ればいいんで無いかい?

特殊相対性理論によれば、
光速の99%の速さで進む列車は、観測点からは元の長さの約1/7に観測されます。
光速の99%の速さで進む列車では、時間の経過が約1/7になり、100年間で700光年の距離を飛行することができ、100年後には700年後の地球に戻ってくることになります。
理論では、実際にはそのように速く飛ぶ列車は実現できないことも示されています。

ほんまかいな?

特殊相対性理論は、「観測者の移動速度に係わらず光の速度は一定に見える」ということを示すため、便宜上、物質の縮みや時間の遅れがあるとしたものです。
物体の縮みや時間の遅れは、亜光速移動が不可能であるため反論できない事象なのです。
一方、光は波動と粒子の両方の性質を持つものとされていますが、実際のところ良くわかっていません。
つまりは、例えば光の速度を測定した実験が、光の波動としての性質をとらえたものであれば、光の速度は座標系によらず一定としたことすら真偽のほどはわかりません。

電磁波の速度が座標系によらず一定であることは理解できます。
A地点から発射されB地点で受信した電磁波の速度が光速cであると単純に考えれば良いのです。
これを否定すると、秒速約4kmで運動するGPS衛星による測位はできません。
しかしながら、合理的な説明を付けるだけの為に光速で伝播する光自体の時間が止まっているとするのは、私にとって目に映るものの何を信用すればよいのかという感覚に襲われるのです。

Wiki.では、特殊相対性理論は、いくつかのことから実証されていると書かれていますが、いずれも突っ込みどころ満載です。
直接証明ができない限り、産業応用ができない限り、ブレークスルーにつながらないこれは不毛の議論と言うべきものです。



今回の私の暇つぶしの結果、「理論は必ずしも論理的という訳ではない」ということがわかりました。
特殊相対性理論の入門編を理解することができたとしても、論理的な考えができることの証明にはなりません。
英単語ひとつ覚えるのが苦手な脳は、もはや左は受け流しているとしか言いようが無いようです。

今、量子力学は、加速器や測定装置等、原子配列などの小さいものを観測する分野に応用されています。
宇宙旅行、タイムマシン、瞬間移動、不老不死などについて、物理学者はこれらが実現できない理由ばかり数式で示してくれます。
この星では、錬金術と戦争が科学の発展に寄与しているようです。


左脳は直列型の容量の小さい脳で、忘れないと次の情報を記憶できないとされています。
キャッチアンドリリ~ス♪ です。
左脳は容量が小さいということなので、私は人の話を聞く時、文章を読む時、固定観念を持たないようにしています。曲げて解釈しないように心掛けています。
そして、1の話を聞く時、他の感覚を動員して4の情報を入手し、同時に5の妄想を働かせます。
入力された10の情報から、3の負の情報と4の不正確な情報をフィルタにかけ、3の良いところを見つけるのです。

右脳は、本能的能力から発達した脳で、見たまま聞いたまま、感じたままにイメージ、五感、直感で 瞬間的に記憶したり、情報を無限に潜在意識に取り込む脳なのだそうです。
過去のどうでもいいことをやたら覚えていたりする私は、右脳人間に違いありません。
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>物理学者は、自分でルールを作っておいて お姫様を塔の最上階に閉じ込め、ゲームの世界に迷い込んできた勇者を仲間にしようとしているだけなのです。

まあ物理学者だけでなく、基本的に学者はそういう傾向がありますね。学問は範囲を決めて置かないと、学問になりませんから。

>直接証明ができない限り、

というか、厳密に言えば、科学の証明は全て間接証明なんで、要は「どこまで直接的に見える証明を欲するか」ということに行きつくんだと思うのですが。。。

ちなみに座標系によって時間のたち方が異なる、については、実際に航空機を使った実験では、航空機上の時計と、地上に置かれた時計では進み方に差ができた、という「証明」があります。

lepさん

うっ、こちらにコメントが付きましたか^^
突っ込まないでください、、、単なる脳トレ記事ですw。

>航空機を使った実験
例えば、1000km/hで飛行する航空機の時計は、計算上は1時間で約1.5E-9秒の遅れが生じます。これは、20年間で1秒遅れることに相当します。
一方、高性能の原子時計は30万年に1秒ほどの誤差ですので、1時間程度の航空機の実験でも、信頼できる結果を得ることができるのでしょう。
ここで、注意すべきは、航空機の中で時計が遅れるのではなくて、地上からみた場合に航空機の進行方向の時計が遅れるということです。
航空機で前方に向かって座っている乗客は、地上から見た場合、大腿部が短く、胸は貧乳になり、頭は扁平になって見えます。そして、持っている時計は、進行方向には遅れ、上下左右方向には正確な時を刻んでいるのです。
でも、航空機の中ではそんなことは起こっていません。
特殊相対性理論を証明するには、航空機の中の時計を地上で見たときの他の遅れる要因を排除する必要があって、航空機の中の時計を地上で見たら遅れていることを示すだけでは、十分では無いと思うのです。

一方、高速で移動するGPS衛星の中の時計は遅れるという事実もあり、その量は特殊相対性理論で得られた結果にきわめて近いというのです。
この場合は、GPSの補正式に項をひとつ考慮すれば良いだけです。
それが産業応用で、これを以てアインシュタイン博士は偉大な人だとつくづく思うのです。

なお、当ブログにおきまして、楽しい科学シリーズ(その1;潮汐)が↓にありますので、宜しければご覧になってください。
http://hypocrite44.blog102.fc2.com/blog-entry-216.html
なお、突っ込まれると、私は脆いですw。
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関西在住。平日は北陸方面で単身赴任中。
息子は、父の影響で大の鉄道好き。
用事が無くても電車に乗る。

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