特殊相対性理論と言えば、同時性破綻。
基準系と慣性系では、時の流れる速さが違うとか、
ここと、あそこの内部時間は異なるとか。
ホントにそうでしょうか。
ローレンツ変換のローレンツが勘違いしたのが始まりなんですが、
まずは、アインシュタインの見過ごしたところに注目して、
徐々に、この100年間信じられてきた特殊相対性理論を成仏させましょう。
俺は仏教徒じゃないけいど、ま、慣用句ということで。
ちなみに、俺は俺様教。
孫悟空と御釈迦さまの話は、日本人やチャイナの方々なら知ってるので、
話が進め易い。
では、まずそこにたどり着くまでに、物理と数学の違いをやりましょう。
数学は思考実験で、あとは演繹的に論理に整合性があれば完了です。
ローレンツ変換は正しい。
物理では思考実験だけではなく、実験で確認しなければホントかどうかわからない。
数学は宣言(定義)さえすれば、
直線線路を、列車が速度Vで右方向に走っている。
その列車中央から左右に光子を放つ。
線路系のヒトには、先に列車進行方向後方扉に光子がぶつかり、
その後、列車進行方向前方扉に光子がぶつかる。
列車内のヒトは、光子が前方・後方の扉に、同時にぶつかる。を、知る。
列車外のヒトには、同時性が破綻している。ように見える。
おお、なんと不思議なことか。
その辻褄合わせをするのに、アインシュタインは、
基準系と慣性系で、時を同じ扱いするのをやめた。
電磁現象と相性の良くないように見えたニュートン力学を、
光子よりずっと遅い物体が動く世界の近似世界だけで通じるものとし、
アインシュタインの時空論こそホンモノとした。
でもね。絵図で検証してみましょうよ。
実際の実験なんてやんなくても、物理の思考実験でわかっちゃうことです。
アインシュタインのやったのは、数学の思考実験。
A4コピー用紙に絵図を描き、
iPhone6Plusの外側カメラで撮影しました。
机に対して、斜めになってる。撮影態勢が。
A4コピー用紙が台形っぽく見える。
3次元空間的には、A4コピー用紙は机の上。
でも、2次元的写真イメージだと机面に周囲が包まれてるA4コピー用紙。
それをCamScannerアプリで、真上ピッタシから見たように画像変換します。
変換前の台形がわかる作業中のスクリーンショット。
こういうのは数学の行列変換。
数学行列変換を機械がするのは瞬間ではありませんが、
あたかも無時間で計算結果を得たような感じになるのが数学の世界。
絵が下手なのと、光子速度に比べ、1秒間の列車移動が誇張され過ぎてますが、
本質に関係ないので、そこは頭で補正してもらって。
下手な絵をちゃんと見ると、左後方扉に向かった緑色光子が
t=0のときより右になってる。t=1のとき。
これは間違ってる。そこは勘弁してもらって、頭の中で修正してください。
列車は。ちゃんと右に動いている。ように描けてる。
いま特殊相対性理論の話をしているのに、
iPhoneのアプリの説明なんかして、なにがしたいのだ。
と、思っていらっしゃるでしょうが、
そこはちょっと、ぼんやりとした頭で、お付き合いください。
建物の設計図や、自動車や機械の設計図。
正面図に側面図に上面図。
この世界を3次元空間だと思ってるから、
三面図は、6方向に投影したものを使います。
サイコロの表面を描写するのに、6つの方向から見ないと描けません。
投影法は、射影幾何学というのかな。
無数の平行光線を使って、6つの方向それぞれを正面とした方向から
見た感じなのが、設計図の三面図で描かれたものです。
机面に対し、iPhone6Plus筐体が平行でない撮影態勢だったのを、
被写体に対し理想的平行な態勢に撮影筐体が位置していたかのように
CamScannerアプリが、存在しなかったカメラアイ位置から被写体が
どのように見えるかを行列変換で作成してくれました。
iPhone6Plusが2台ないので、
古いiPhone4で、A4コピー用紙に対して平行な撮影態勢を再現しました。
古いiPhone4の液晶画面に、この写真を撮影しているiPhone6Plusが薄っすら反射しています。
CamScannerアプリは、斜め撮影態勢でiPhone6Plusで得た画像を、
古いiPhone4位置で撮影したかのように、画像変換してくれました。
しかし考えてください。iPhoneのカメラアイは、iPhone筐体の有限平面に比べて小さい。
iPhone筐体が、被写体であるA4コピー用紙表面を出発した光子群を集めたわけじゃなない。
ぶつかったわけじゃない。ぶつかったのは、カメラアイの光学素子群。
ものすごい小さな範囲。スマホ筐体に比べて小さな点。
ガムラン 影絵
ガムランの影絵芝居は、点光源を使っているようですね。
射影幾何学には、平行光線を使ったものだけじゃなく、点光源を使ったものもある。
影を作り出す平面人形を、スクリーンから点光源に近付けると、
スクリーン上に見える影が大きく見える。
点光源・平面人形・スクリーン。
アインシュタインの思考実験では、奥行きってのを考慮してないぞ。
電磁現象ってのは近接作用だから、情報は現場、事象が発生した現場から
瞬間には届かない。
数学の思考実験では、観察したり観測している対象と、
見ている側の相対性だけを考慮してたけど、
見るってのは、光子群がカメラアイに衝突することだ。
天文台だって、そうだよね。
ベテルギウス。約642光年向こうの存在。
いま、超新星爆発してるかもしれないから、その存在形態がどうなってるか、
地球上の天文台じゃ、わからない。ハッブル望遠鏡でもだ。
存在と見えているイメージって、別のもの。
それに、スクリーンってのを使うと、見かけの大きさってのもあるようだ。
なんかいろいろあるってことだけを、まず感じてくれ。
こんなことが特殊相対性理論のどこに関係するんだって、まだ思うかもしれない。
でも、オッカムの剃刀やり過ぎて、電磁現象の本質、情報遅延を見逃しちまったんだ。
この100年の物理学者達は。
数学者ならしかたないよ。彼等は、座標に存在をプロット(布置・配置)して、
そこから思考するのだから。数学者は気付かなくても責任ない。
じゃ、そろそろ具体的な証拠を、アインシュタインの思考実験から拾い出して行こう。
2 同時の確認
mokuji ヘ
ここでの復習。
電磁現象を観察するには、視線方向とか視野角がないと、カメラアイがイメージを描けない。
一方、アインシュタインの思考実験で使われてる図は平面図なので、
具体的カメラアイの位置がない。数学用語なら不定とか不能に相当する感じ。
わかってるのは、被写体である列車との相対速度だけ。
カメラアイは点的な存在で、観察対象やスクリーンと、奥行き距離という関係を個別にそれぞれ持つ。
スクリーンのこっちでガムランの影絵芝居を見ている観客(カメラアイ)も、点的。局所性。
「存在・イメージ・見かけ」 って、ものがあるらしい。
それがどんなものであるか。電磁現象の世界で。それはゆっくり。説明、するよ。
2 同時の確認
mokuji ヘ
1 物理と数学の違い END