やさしい物理講座ｖ11「仮説を仮定の式で証明する。これは本当の証明にはならず数学的遊戯である」

表題は自画自賛であるが名言であると確信している。呵々。

アインシュタインは発想力の天才である。しかしながら実証性のない発想であると言わざるをえない。今回は、彼の仮説を忖度することなく、先入観に囚われることなく、反証する。

　　　　　　　　　　　　　　　　　2021.11.12

　　　　　　　　　　　　　　　　　さいたま市桜区

　　　　　　　　　　　　　　　　　理論物理研究者　田村　司

はじめに

吾輩は、以前の投稿記事でも主張している通り、光子（素粒子）には質量が「０」であり、重力の影響を受けないという主張である。故に、どの様な慣性系に於いても、光子（素粒子：電磁波）の伝播速度は一定である。そして、「太陽の重力に光は曲げられる」は「宇宙空間物質が重力の影響で濃度現象を作り出して、それが光の屈折現象のである」と考えている。そして、「重力レンズもやはり、宇宙空間物質が恒星ではない光をあまり放たない星の重力によって屈折して現れて現象」と考える。このように、あらゆる物理現象を想定すべきであると考える。短絡的な仮説の結末が今の相対論の混乱の原因であると考える。

「光速度不変の原理」の言葉の意味を検証してみよう。

「原理」と表現しているが、「理論的要請」であり、「要請」とは「仮定」のことである。「光速度不変」と仮定しているのである。

1905年の特殊相対性理論を発表、検証を待たずに「特殊相対性原理」「光速度不変性」と二つの基本的仮定として構成されている。

光速度不変の要請（仮定）

仮説の内容（命題）・・・「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」

この命題文章の前提条件が「同一」とあるが「同一」なのは主語が「真空における光の速度ｃ」であり、「どの慣性系でも速度ｃはｃと計測される」（同一値ｃを表す）という内容に読み取れる。

 これを考察すると「地球上では地球からの引力（慣性系１）と月からの引力（慣性系２）、太陽からの引力（慣性系３）、銀河系からの引力（慣性系４）などが複合的に絡み合っているが、光速を慣性系１で観測した値は速度ｃ、慣性系２で観測した値は速度ｃ、慣性系３，慣性系４も同様に値ｃを取る。複合的慣性系でも値ｃ」となる。吾輩もこれには異論がない。

何故なら、光粒子（素粒子：電磁波）は質量０であり、どの慣性系における重力の影響を受けずに電磁波として空間を伝播してゆくからであり、光速度ｃの値にはどの慣性系でも同一の値ｃをとる。

以前から吾輩が主張するように、この命題が成り立つには光粒子が質量０でなければならない。・・・これが重要なポイントである。

光速度不変の命題の別の説明書を見ると下記の記載文書があった。

「慣性運動する観測者が電磁気学的現象および力学的現象をどのように観測するかを記述する、物理学上の理論である。」

あれ？主語と目的語が変わっている。「真空における光の速度 c」の主語が「慣性運動する観測者」に変わっている。そして主語が目的語の表現を変えて「電磁気学的現象及び力学的現象」記載されている。

そして、この命題に加えたのは相対性原理という一味違うものを加えた。その一味とは、質量０の光粒子も重力の影響を受けてその結果、「すべての慣性系座標は等価である」の仮説を加えた。

何度も吾輩が主張しているが、光粒子（素粒子：電磁波）は質量０であり、重力の影響を受けない。故に、慣性力も光粒子には働かない。つまり、重力質量と慣性質量は等価であることは認める。しかし、エレベータの箱における光線の軌跡の解説には賛同できない。光線の軌跡の解説に於いても、光粒子は慣性力をうける動きをすると解説しているが吾輩は否定する。

仮説の迷走

「光粒子が慣性力、重力の影響を受けて曲がる」という主張は、1902年のころのあらゆる物理学者から批判をされて、それを解説するために採用されたのが、数学（仮定の学問）である。それが、「ローレンツ変換式」であり、重力との整合性を求めるために、ミンコフスキー空間,(擬ユークリッド4次元空間）という数学が、実証されていない仮説を証明するために使われ、これらが、当初の命題からかけ離れたものへと導くのである。

「時間の遅れ」を解説するために、光粒子が運動する場合の高速は、「光速ｃは不変である」から運動により『時間が遅れる』という結論を導きだした（ピタゴラスの定理「A²＋B²＝C²」）。これは、「光速ｃは不変である電磁波を光粒子（素粒子：電磁波）をボールに見立てて、理論展開をして、矛盾を時間という別の次元で「時間の遅れ」と解説している。

「慣性力が働かない質量０である」から導き出された結論であるにもかかわらず、慣性力が働いた光粒子の動きの結果と矛盾する。その矛盾を時間という別の次元の要素を引っ張り出して、「運動する光源の速度が時間の遅れの原因」との結論を導き出している。

ガリレイの相対性原理との比較

アインシュタインの光速度不変の原理
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 
アインシュタインの相対性原理
全ての慣性座標系は等価である

「全ての慣性系で、物理現象は同じ法則で表される」

　これが特殊相対性原理です。ガリレイの相対性原理とほとんど同じです。

ガリレイの相対性原理「全ての慣性系で、物体の運動は同じ法則で表される」

アインシュタインの特殊相対性原理「全ての慣性系で、物理現象は同じ法則で表される」

「物体の運動」を、「（全ての）物理現象」に広げただけです。ここの違いは物理現象に「電磁力学」をいれて、光子（素粒子：電磁波）が質量０であるにもかかわらず、通常のボールと同じように慣性力が働き、重力の影響を受けるとしたことである。

当時（1905年）の物理学者で批評されたことが、「光粒子の質量が『０』であり、重力も慣性力も働かない」ということである。

吾輩の主張も「光粒子の質量が『０』であり、重力も慣性力も働かない」である。

ニュートン力学とガリレイの相対性原理

ニュートンは力学を記述するに当たって以下のような、いわゆる「絶対時間と絶対空間」を仮定した（ニュートン力学）。

「絶対時間
その本質において外界とはなんら関係することなく一様に流れ、これを持続と呼ぶことのできるもの
絶対空間
その本質においていかなる外界とも関係なく常に均質であり揺らぎがないもの」
—ニュートン（『プリンキピア』[2]より）

つまり時間と空間はそこにある物体の存在や運動に何ら影響を受けないと仮定したのである。これは我々が抱いている時間や空間に対する漠然とした感覚を明確化したものであった。

ニュートン力学の一つの帰結として、すべての慣性座標系が本質的に等価であり、同一点上にある2つの慣性座標系 A = (t, x)、B = (t′, x′) が

(t′, x′) = (t, x − v t)

という変換（ガリレイ変換）によって結ばれる事が示されている。ここで t, x は慣性系Aにおける時刻と位置であり、t′, x′ は慣性系Bにおける時刻と位置であり、v はAから見たBの速度である。

ニュートン力学においてすべての慣性座標系は本質的に等価なものであるので、ニュートン力学においては空間に対して「絶対的に静止している座標系」といった概念は意味をなさず、あくまで「慣性系Aが慣性系Bに対して相対的に静止している」という概念のみが意味を持つ。このことから、力学の法則はすべての慣性座標系で同一であることが結論付けられ、この事実を ガリレイの相対性原理 (Galilean invariance) と呼ぶ。

問題の本質に迫る

力学の法則から電磁力学の法則へ時代は変わったのである。量子力学、電磁力学における光粒子（素粒子：電磁波）の登場である。

慣性力の働かない電磁波に力学の物理法則を当てはめようとしたのがアインシュタインであり、今日の物理学の混乱をもたらしている原因であると考える。

宇宙に於ける宇宙空間物質ガスが、光の屈折を起こしていることが証明できたときは、「重力が光を曲げる」「時間が遅れる」「光粒子（電磁波）の慣性力」ことを明確に否定することになるであろう。

この様な証明を待たずとも、「質量０であり、故に慣性力が働かない、故に重力も影響しない」という命題を理解できるなら、「重力が光を曲げる」や「時間が遅れる」や「光粒子（電磁波）の慣性力」が成立しないことは明らかである。

物理学界は「命題をいい加減で都合の良い解釈にころころ変えている」というのが理解できる。また、相対論学者に忖度しすぎで、別の物理現象に起因すると思われる物理現象をも、真相を追求せずに、暗に相対論に結論付ける傾向がある。色々な文献で研究経過を俯瞰して吾輩はそのように思う。量子力学や電磁気力学が科学の担い手として活躍している最中である。しかるに、相対論の世界はローレンツ変換やミンコフスキー空間などに終始して実学として活躍できていない（論語読み論語知らず）。

飛行機にのせた原子時計が遅れたのは「時間の遅れ」の証明だと理論展開の思考停止をしている。

原子時計の性能にどのように影響したかの物理現象を追求すべきであると考える。

例としてセシューム粒子の周波数に運動速度が摂動を起こす原因になったのか、周波数に運動がドップラ効果をおこしてドップラー周波数などと調査すべきことがあるのではないか。

今、まさに、忖度で思考停止状態であろう。何かにつけて相対論効果などと主張しているが、数式は、ガリレイの相対性原理に似せた近似値であることに気が付くであろう。

結論

残念ながら「光粒子（素粒子）の質量が「０」である」ことを認めず、質量が「０」だけど、「慣性力が働く」とか「重力の影響をうける」との論評が絶えない。

命題「光粒子（素粒子）の質量が「０」である」から導き出される物理現象は「重力の影響を受けない」である。そして、重力の影響を受けないもの（素粒子）には慣性力が働かない。質量「０」であることの帰結である。

最近、光粒子（素粒子）には質量が微量ながらあると主張する輩も登場して、また混乱を来たしている。

光の二重性は皆が知るところである。その二重性とは粒子性（素粒子）と波動性（電磁波）と言われている。光の2重性とは「光は空間を波（電磁波）として伝わり（伝播）、物質によって、放出・吸収されるときは粒子として振舞う」のである。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。

光は電磁波（電場・磁場の交互の波）であり、電磁波に質量がないことが明白である。ここで、出現するのが、仮説を仮定の数学で、今度は「重力により空間が歪められて（ミンコフスキー空間）、光は曲がる」と主張するのである。

仮説を数学の仮定の理論で証明していることは皆さま、一般常識者にはご理解いただけたでしょうか？　

To be continued .　　See  you  later ！

参考文献

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小暮　陽三　著『物理のしくみ』日本実業出版社　1994.10.15　8刷発行
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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

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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

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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　

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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。」