やさしい物理講座ｖ26「いよいよ特殊相対性理論と一般相対性理論の終焉である。」
最近、過激な表題になってくる自分が怖い。暴走記事を自粛しなければと思いながらも、「終焉」などと、過激な表題になった。呵々。
将棋に岡目八目という言葉がある。
これは、〔碁を冷静にわきで見ていると、対局者と比べて八目分得をする手が見えたりすることから〕局外者の方が、かえって事柄のよしあしが良くわかることである。
翻って、物理学会の中の表題を専門にしている学者に理論の矛盾を問う。今回は、理論の矛盾と屋上屋の理論を指摘する。
2021.12.7
さいたま市桜区
理論物理学研究者 田村 司
はじめに
基本的な事実の積み重ねでの論証が必要である。最近、相対性論信仰者には居直りとも取れる論理から外れる論調が時々見られる。
問題の本質を考え直す必要性については、吾輩は何度も訴えてきた。
「要請」という仮定・仮説の前提条件を、その論文の検証が無いのにかかわらず、途中から後世の学者により「・・・原理」と解説されている。
その仮説を証明するために仮定に式に「ローレンツ変換式」の導入や、「重力が光を曲げる」に対する1905年当時の「物理学会の非難」の反論として編み出されたのが「ミンコフスキー空間」である。
惜しむらくは、検証より先に仮説式の議論に終始している様相を呈しているのには甚だ残念である。
特殊相対性理論・一般相対性理論の根拠
まず、それぞれの定義から吟味する。定義の解釈のまちまちであることが、混迷を深めている。
光速度不変の原理（書籍により定義がまちまちである）
「真空における光の速度ｃ はどの慣性座標系でも同一である 」（ウィキペディア（Wikipedia））
「真空中の光の速度はどの座標系（慣性系）から観測しても、光源の速度にも、光の進行方向にも、座標系の速度にも無関係に同じ値（3×１０⁸㎧）になる」（学研）
「真空中の光の速さは、光を放出する物体の運動に関係なく一定である」（小沼）
相対性原理（書籍により定義がまちまちである）
「全ての慣性座標系は等価である」（ウィキペディア（Wikipedia））
「物理法則はすべての座標系（慣性系）で同じである」（学研）
「お互いに一定の速度で動いている任意の2つの慣性系にいる観測者にとって物理現象は同一である」（小沼）
「光速度不変の原理」に対する反論
光速度不変の原理と言われるものは、前提条件は真空中の光速度であるが、座標系の表現を「物質における座標系」と「真空中における座標系」、「観測者が運動する座標系」、「光源が運動する座標系」とすると、「どの慣性座標系」定義と矛盾しており、同一ではないのである。
物質中の光速度の変化
媒質中では光速度は「不変」ではなく変化する（振動数は変わらなく波長が短くなるため結果遅くなる）。
これにより屈折と言う現象はこのことにより起きるのである。
媒質中では光速度は「不変」ではなく変化する（遅くなる）のである。色々な慣性系でも同一は成り立たないのである。真空中の光速度に於いても、光源の運動によって赤方偏移を起こすなどの変化を起こす。
ドップラー効果の赤方偏移という変化
観測者と光源の運動によっても観測結果は不変ではないのである。
ⅽ（光速度）＝λ（波長）・ν（振動数） 恒星からの光を分光して、スペクトルで観察できる。この時はλ（波長）の変化で観測できるのである。
運動する光源から発する「光粒子」は「ドップラー効果」で赤方偏移という波長に変化をもたらしている。
あらゆる慣性系での観測者の光速度不変の原則は成り立たないことを裏付ける証拠である。つまり、運動していない慣性系の観測者には、光源が運動している慣性系を赤方偏移という現象と言う変化で認識できる。
スピード測定器 の原理
観測者と光源の運動によっても測定値（観測値）は不変ではなく変わるのである。逆に運動する観測者から静止する測定値（観測値）も変わるのである。
その証拠は実用化されているスピード測定器である。
スピード測定器 の原理の解説により、矛盾を指摘できるのである。
それは、運動する物体の 速度 の特定方向成分を測定する 測定 機器である。 一般には、ディケイター・エレクトロニクス の 商標 である スピードガン の名称で知られる。
測定する物体に向けて 電波 を照射し、物体による反射波を測定する。
物体が運動している時は ドップラー効果 によって反射波の 周波数 が変化するため、これと発射波の周波数を比較することにより、運動の速さを算出する。 電波を利用して測定するため、対象物の運動が 光速 を超えない限り、理論的には計測が可能である 。 制限速度 を超過して走行している 自動車 を検出するために用いられる。
周波数（しゅうはすう、英：frequency）とは、工学、特に電気工学・電波工学や音響工学などにおいて、波動や振動が、単位時間当たりに繰り返される回数のことである。周波数は周期の逆数であり、単位は「ヘルツ」(Hz) が使われる。
振動数も英語では frequency でありほぼ同義であるが、「周波数」が主に電気・電波に関する工学用語として用いられるのに対し、「振動数」は力学的運動など自然科学（理学）における物理現象に用いられることが多い。
運動する観測者から見た光速の観測結果・・・Ⓐ
ドップラ効果、として観測される。
運動する光源を運動しない観測者の観測結果・・・Ⓑ
ドップラ効果、として観測される。
Ⓐ、Ⓑ両者とも ⅽ（光速度）＝λ（波長）・ν（振動数） から 観測値は「λ（波長）」にドップラ効果として観測される。または、ⅽ＝λ・ν から 観測者は「ν（周波数・振動数）」のドップラ効果としての変化を読み取ることが出来るのである。
結論（光速度不変の原理の終焉）
絶対光速度ｃ₀は光源の運動ⅴ₁の影響で、相対速度ｃ₁は ｃ₁＝ｃ₀－ｖ₁ と変化して見える（これが観測値：測定値となる。）これは、ガリレイ変換であるが、ローレンツ変換ではない。
相対性原理の反論解説
相対性原理「全ての慣性座標系は等価である」は成り立たない。
それは、光粒子は質量０であることは、物理学会では周知の事実である。これは1905年の論文発表時も物理学会の非難を浴びて、ノーベル賞の推薦も受けなかった代物である。
光粒子は質量０であることの帰結として、
質量の無いものには重力も作用しない。
また、質量のないものには慣性力が働かないのも周知の事実である。
しかるに、この光粒子に重力も慣性力も働くという前提（仮説：要請）で出来た理論である。
そして、その説明で出てくるものが、有名な「光時計の思考実験」である。
やさしい物理講座ｖ5「光子（素粒子）には慣性力が働かないから『光時計』は理論的に機能しない。それは『時間の遅れ』の証明にはならない」｜tsukasa_tamura｜note
1905年に発表になったこの論文は物理学会から否定された。
光が重力の影響をうけない、かつ、慣性力もないのである。これが、物理学会の常識であり、量子力学でも光粒子の質量０と定められている。
この反論を説明するために重力により空間が歪められ、光は曲がると主張。慣性力のない光粒子を光時計（思考実験と称する解説）の中で慣性力のある光粒子として、時間を説明した。それが「時間の遅れ」である。
その後も一般相対性理論において、光粒子に質量があると言う前提で、解説の中で、重力質量と慣性質量は等価であると仮定（要請）している。
「ローレンツ変換式」は仮定の式
実証できてない仮説の理論を仮定の式で編み出したのがこの「ローレンツ変換式」であり信憑性は全くない。
これらの式から導き出される奇妙な相対論的現象（矛盾・パラドクス）に動いている棒の収縮（ローレンツ収縮）、動いている時計の遅れ、などがある。
素粒子物理学の重力子と重力波観測からの考察
重力子（じゅうりょくし、英: graviton、グラビトン[3]）は、素粒子物理学における四つの力のうちの重力相互作用を伝達する役目を担わせるために導入される仮説上の素粒子。2021年までのところ未発見である。
アルベルト・アインシュタインの一般相対性理論より導かれる重力波を媒介する粒子として提唱されたものであるが存在は確認されていない。
スピン2、質量0、電荷0、寿命無限大のボース粒子であると予想され、力を媒介するゲージ粒子である。
尚、光粒子は、質量０である。そして、慣性力も働かない、かつ、重力の影響をうけない。しかし、相対論信者は重力を歪めるから光も曲がると論じている。
そこで、重力が空間を歪め、重力波が空間を伝播していくということで、今、大金の国家予算をつぎ込んで、重力波の観測が世界的に行われている。
ノーベル賞学者の「KAGRA計画」 重力波の検出は事実上、不可能に
重力波の検出方法
抜粋文「重力波は、全てのものを貫通してしまうため、なにかにぶつけてその反応をみるという方法はとれない。しかし光は重力波によってゆがんだ空間に沿って走る性質があり、それと先の説明のあった直交方向で伸縮するという性質を利用して、基本的には「マイケルソン干渉計」を用いる。
長さを測るには、同じ光を直交する２方向に向けて発射し、遠くに置いた鏡で反射させ、また戻ってきた光の到達時間を両方で比較する。伸びた距離を走った光のほうが短い距離を走った方の光より帰ってくるのに時間が長くかかるため、伸縮の有無が分かる。ただし、地球上では地球が丸いことや、地下の検出器の場合は山の形状による制約もあり、光が走る腕の長さはせいぜい３〜４キロメート ル程度にしか取れません。そのため一回折り返しでは６〜８キロメートルしか走れない。それでは無駄が多いので、片腕に鏡を二枚用意して、その間を何度も反射して折り返す。KAGRAの場合、鏡の反射率を調整して、３キロメートル離れた鏡の間をレーザー光が平均で約５００往復するようにした。
ちょっと難しくなりますが、重力波検出器の検出能力（つまり「感度」）が具体的にどのように表現されるかと言うと横軸が重力波の周波数、縦軸が重力波で起こった腕の伸縮の大きさを腕の長さで割ったもの（ひずみ）で表します。現在の重力波検出器は、重力波の周波数 100Hzあたりの領域でひずみの大きさが10⁻²²～10⁻²³という非常に小さなものを検出可能なように設計されている。
感度を制限する（悪くする）ものは主に三つあります。低周波側が地球の地面振動。中周波数が、鏡の熱振動。そして高周波側が、レーザー光線の「光の量子性」というちょっと難しい性質の振動です。これらをいかにうまく低減するかが、高感度化の鍵となります。
重力波観測が成果が出ない理由
観測の成果の理由としては、装置としての感度ではなく、以前から吾輩と他の物理学者の主張する「光粒子は質量０であり、重力で曲がらず、重力で光の進路に影響を与えない」である。
重力波検出の欄で「光は重力波によってゆがんだ空間に沿って走る性質があり」とあるが、理論自体が成立しない仮説であるから、実験・観測で検証できるものではないからである。
今回の「190億円も費用をかけて研究成果がでない」との批判もあるが、研究成果が出ないのは、装置感度の問題ではなく、「元々、理論として成立しない論文」を検証しても、当然、「研究成果が出る訳ない理論」の検証であり、「研究成果がが出ない」ことが「最大の研究成果」である。「理論が間違いである」ことの立証である。
観測結果を出したと言われる他国の観測は別な物理現象の副作用の結果であろうと思われる。理論に無理に合わせるための現象を必死に探しているが、当初からの理論が間違えているなら永遠にその現象は見つからない。
放射光を作るときの電磁波（光粒子）の振る舞い
高エネルギーの電子等の荷電粒子が偏向電磁石の磁場中でローレンツ力により曲がるとき、電磁波を放射する現象を起こすのである。
ローレンツ力は、電磁場中で運動する荷電粒子が受ける力のことであり、慣性力で荷電粒子が飛んでいくのではない。電子は負の電荷をもっているためその周りに電場をつくっていますが、これは仮想の光子を雲のようにまとっていると考えられます。高エネルギーの電子が磁場で曲げられると仮想の光子が振り落とされて現実の光子（放射光）となって放出されます。
これも、慣性力により振り落とされたものではなく、指向性の高い強力な光であるために、軌道の接線方向に光が直進放出されたのである。
電場と磁場には慣性力が働かないことが分かる。光粒子の質量は０であることはこのことからも分かる。当然に自然界での光（電磁波・可視光）に質量０であることが分かる。そして、質量のない光には慣性力や重力が働くことはない。当然に、重力により光が曲げられることはない。光時計の思考実験（光子に慣性力を働かせたピタゴラスの定理を当てはめた軌跡の実験）は成り立たず、時間が遅れることも理論上あり得ない。故に、時空が曲げられる理論はフィクションである。
My Opinion.
「失敗も成功のもと」と言われるが、まさにその通りである。
「一般相対性理論の検証」を目的として、「研究成果が出ない」のは装置の感度の問題ではない。
「研究成果が見出せない」ことが、「理論が間違えていた」ことの帰結すべ結論であると考える。
相対性理論を訂正する契機になれば、今回の観測が高く評価されることになるであろう。
再度強調する意見
吾輩は量子力学の素粒子としての光粒子は質量０であり、重力は質量に働くものであるから質量０の光粒子には重力は働かないと主張してきた。
そして、質量のある物質（含む素粒子）には慣性力は働くが質量０の光粒子には慣性力が働かないことも主張してきた。
観測装置でのレーザー光線（光粒子）は、質量０であり、重力を感知する（観測する）装置としては、不適切であり、研究成果が出ないことは、十分予想していた。
この光を使う観測の研究結果は、つまり成果がでないことは、重力は「光を曲げることもない」し、「空間を曲げることもない」ことが判明したのである。
そして、「時間の遅れ」理論の根拠の「光時計の思考実験」なるものも、根拠が崩れるのである。それを解説するために導入したローレンツ変換式も不要の長物である。
1905年の論文が発表された当初から、「質量０の光は重力で曲がらない」などの批判があった。
故に、「研究成果は元々でない理論」を検証しているのである。
研究者は自分の研究の間違いを自ら正すことは難しい。
空理論を探して、それらしき事象をそれらしく研究成果として報告することであろう。
捏造とは言わないが、色々な物理現象が考えられることを強引に理論に当てはめてきたことが否めない。
そして、非を認めずに、116年間、屋上屋の理論がこれらの理論を構築してきた。そろそろ目を覚ます時期ですね。新しい物理学界の夜明けである。
To be continued . See you later !
参考文献・参考資料
放射光 - Wikipedia
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』
やさしい物理講座ｖ15「『近接場光』という不思議な『飛ばない光』とは何か」｜tsukasa_tamura｜note
放射光の原理 — SPring-8 Web Site (spring8.or.jp)
「光速度不変の原理は立証されていない！？ それがどうした？」
光速度不変の原理は立証されていない！？それがどうした？ | Rikeijin
素粒子表
japanknowledge.com
阪上孝・後藤武 編著 『はかる科学』中公新書 2007.10.25発行
p26～54
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巻末資料２ A・Einstein 『 E=Mc²に関する論文 』ｐ18～20
伊藤幸夫・寒川陽美著『単位の基本と仕組み 国際単位系（SI)』秀和システム 2004.8.10 第一版1刷 p62～、p104
国際単位研究会著『SI単位ポケットブック』日刊工業新聞社 2003.6.26 2版1刷
今井秀孝監修『計量の本』日刊工業新聞社 2007.11.30 1版1刷 p134
中井多喜雄著『早わかりSI単位辞典』技報堂出版 2003.9.1 1版1刷発行
山内薫著『分子構造の決定』岩波書店 2003.10.10 3刷発行 p6～15
吉田伸夫著『素粒子はなぜわかりにくいのか』技術評論社 2014.1.10 初版1刷 p129～158 摂動法
ジム・アル・カリーリ著 林田陽子訳『見て楽しむ量子物理学の世界』日経BP社 2008.9.29 1版1刷
山本耕造著『宇宙線と素粒子の本』日刊工業新聞社 2018.1.18 初版1刷 p132～133
梶田隆章著『ニュートリノで探る宇宙と素粒子』平凡社 2015.11.20 初版第1刷
竹内 淳著『高校数学で分るマックスウェル方程式』講談社2003.6.27第2刷発行
p200～209 学会、言論の自由、発想の自由、科学の役割
平野功著 『原子・光・磁気の解析 －その成り立ちと発展の軌跡ー』技報堂出版2004.3.30 1版1刷発行
窪田登司著 『アインシュタインの相対性理論は間違っていた』徳間書店 1993.10.31 p212
木幡赳夫他8名著 『最新 アインシュタイン論』学研 1989.12．1
安東正樹著 『重力波とは何か』 講談社 2016.9.14 1刷発行
高橋真理子著 『重力波 発見！』 新潮社 2017.9.20 p168
大槻義彦・大場一郎著『物理学事典』 講談社 p326
円山重直著 『光エネルギ工学』養賢堂 2004.4.30 1版発行 p172、ｐ178
竹内淳著 『光とレンズ』講談社 2016.5.20 第1刷発行 p156～157
山本義隆著 『幾何光学の正準理論』数学書房 2014.0.1 1版1刷 p27、p30、p35
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E5%AD%90
・ニュートン別冊
『時間とは何か』 ㈱ニュートンプレス 2016．7.．25 発行増補第三版
・松浦壮著 『時間とは何だろう』 ㈱講談社 2017.12.5第三刷発行
ｐ94～96文章抜粋
絶対時間から相対時間へ
「さて新しい原理を持ち込んで理論を構築するのはもちろん自由ですが、それが正しいかは別問題です。アインシュタインが導入した原理は本当に正しいでしょうか？こういう場面で登場するのが実験の精神です。新しい原理が導入されたことで予言される現象が現実に起きるかどうかが判定材料になります。
・・・時間とは時計で測定するものとして「光時計」を考える。・・・思考実験
・原康夫著 『量子力学』 岩波書店 1994.6.6 第一刷発行 p3（光の二重性）、
ｐ４文章抜粋「このように光は波動性と粒子性の両方の性質を示す。とりあえず光の二重性を『光は空間を波として伝わり、物質によって放出・吸収されたとき粒子として振舞う。』
ｐ5文章抜粋『１９０５年にアインシュタインは振動数νの光（一般に電磁波）はエネルギーＥ＝ｈνを持つ粒子（光子）の流れだと光電効果を説明した。』
・チャールズ・H・ホランド著 手嶋英志訳 『時間とは何か』 青土社 2002.12．20 第1刷発行 p188
・平野功著 『原子・光・磁気の解析』 技報堂出版 2004..3.30 第1版1刷
・円山重直著 『光エネルギー工学』 養賢堂 2004.4.30
p6文章引用「光とは狭義には可視光を意味するが、一般的には電磁波又は光子「フォトン」と同義である。物質中の電荷が変動することによって電磁波が発生し空間を伝播する。
p62、電磁波の伝播、マックスウェルの方程式
・後藤憲一、小野廣明、小島彬、土井勝 著 『基礎物理学 第二版』 共立出版 2004.4.15 第二版1刷
p159 Ⅰ 特殊相対性原理
「すべての慣性系は同資格でどのような物理法則もすべての慣性系と同じ形である。」
Ⅱ速度不変の原理
「真空中を光が伝わる速さは光源の動く速さや方向に無関係に、どのような慣性系から見ても同じ値（ｃ）である。」
・山田克哉著 『光と電気のからくり』 講談社 2003.6.27 ｐ１３９、ｐ１４８
・福田京平著 『光学機器が一番わかる』 技術評論社 2010.5.5 初版1刷発行
・石川健三著 『場の量子力学』 培風館 2006.7.20 初版発行
・佐藤勝彦著 『量子論』 ナツメ社 1999.2.10 発行
・山崎昇 監訳 『見える数学の世界』 大竹出版 2000.12.11 第一版発行
p295 ピタゴラスの定理
・岡部恒治、有田八州穂、今野和浩著 『文科系学生のための数学教室』 有斐閣アルマ p34 三平方の定理（ピタゴラスの定理）
・吉田伸夫著 『素粒子論はなぜわかりにくいのか。場の考えを理解する』 技術評論社 2014.1.10 初版第1刷発行
要約（ p10～31から引用）
１、素粒子（含む光子）は粒子ではなく「場」の概念を適用する。。
２、「場」の概念を適用とは
「場」とはいたるところに存在し、あらゆる物理現象の担い手となるものである。
空間と一体化し、空間に対して移動できないことが「場」の特徴である。
時間とともに変化する物理現象では原子のような実体が空っぽの空間の中を動き回るのではなく、「場」の値が変化することで動きをもたらしている。
・山崎正之、若木守明、陳軍 共著 『波動光学入門』 実数出版 2004.4.20 第1刷発行
・『キップソン博士が語る時空旅行
相対性理論とタイムトラベル』 ニュートンプレス 2012.6.15 発行
・『アインシュタイン 物理学を変えた発想』 ニュートンプレス 2009.3.10 発行
p30、止まっている光時計
p45、運動している光時計
・『時間の謎』 ニュートンプレス 2018． 8月号
・平井正則監修 三品隆司編者
『アインシュタインの世界 天才物理学者に関する６０の疑問』 ＰＨＰ研究所 1996.10.22 第一版7刷発行
ｐ61～62 特殊相対性理論
ｐ62～63 絶対時間と相対時間 「時間」と「空間」
・桑原守二・三木茂監修『図解雑学 電気・電子のしくみ』 ナツメ社 1997.7.20
ｐ162さまざまな電磁波 ｐ165マックスウェルの方程式
・小暮陽三著 『物理のしくみ』 日本実業出版社 1994.10.15 第８刷発行
ｐ38光の粒子説と波動説、ｐ42光と電磁波、ｐ125エーテルと光速度の測定
ｐ126同時刻とは ｐ128時間の遅れ
・小沼通二著 『現代物理学』 放送大学 1997.3.20 改訂版第1刷 ｐ28相対性理論
・阿部龍蔵・川村清著『量子力学』 放送大学 1997.3.20 改訂版第1刷 ｐ18波と粒子の2重性
・藤井保憲著 『相対論』放送大学 1995.3.20 第１刷 ｐ27 時間のおくれ
・阿部龍蔵著 『光と電磁場』 放送大学 1992.3.20 第1刷 ｐ36 光の放出と吸収
・田村 司著 『運動する媒質中の光速度についての考察』放送大学卒業研究論文
https://note.com/tsukasa0415/n/n4cde602b3c7b
・窪田登司・早坂秀雄・後藤学・馬場駿羣・森野正春・・竹内薫・日高守・石井均
『アインシュタイン理性を捨てさせた魔力「相対論」はやはり間違っていた』
徳間書店 1995.5.10 第２刷
後藤学「相対性理論のどこがおかしいか」ｐ234 文章抜粋「結論的には、特殊相対性理論にはそのベースになっている仮説に疑問があることを指摘しています。その疑問は相対論の全体を完全に破壊させかなない類のものです。」
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