特殊相対性理論 - 1116674351 - したらば掲示板

93：あああ：2007/09/08(土) 17:43:06: 古代ギリシャの哲学者・アリストテレスは、天動説を擁護するために、（現在でいう）力学や物理の
法則は、座標系ごとに違う、という考えをもっていた。
彼の考えに従えば、たとえば、１００種類の座標系があれば、１００種類の力学法則、物理法則が必要
となるのだ。

彼は、「もし、地球が動いているとすれば、地上で物を真下に落としても、斜めに落ちるだろう」
という考えももっていた。
このようなアリストテレスの考えは、古代・中世を通じて、長い間信じられていた。

それに異議を唱えたのが、１７世紀のガリレオ・ガリレイだ。
彼は地動説を擁護するため、力学法則、物理法則は、どのような座標系でも同一で成り立つ
という考えを導入した。
そして、「地球が動いていても、物を真下に落とせば、ほぼ真下に落ちる」ということだ。
彼は、それを船を使って、検証していたらしい（当時の乗物といえば、船くらいだろう）
これが、相対性原理が、物理学に導入されたきっかけだ。

逆に、このガリレオの相対性原理が間違っているとなれば、動いている電車などの中で、
物を真下に落としても、ほぼ真下に落ちず、斜めなどに落ちることになるだろう。

そして、この考えは、ニュートンに受け継がれた。
そして、ニュートンの力学法則（運動方程式）は、あらゆる慣性系で、同じ形で
成立する。
また、ニュートンの力学法則の形を不変に保ち変換する変換式は、ガリレオ変換と
よばれる。

１９世紀半ばをすぎ、ファラデーやマクスウェルによって、電磁気学の法則が確立すると、
この電磁気学の法則も、あらゆる慣性系において、形が成立するかどうかが問題となった。

だが、マクスウェルの電磁気学の法則（電磁場方程式）は、ガリレオ変換によって、形を
変えてしまう。

しかし、マクスウェルの電磁気学の法則に対して、相対性原理が成立していない、
となれば、静止系では、電気や磁気の現象が存在するが、等速直線運動をしている座標系では、電
気や磁気の現象が存在しない、といったような現象が起こる。
しかし、現実には、そのようなことは無いわけで、静止系でも、等速直線運動の座標系でも、電気
や磁気の現象は、全く同じく確認される。

だから、マクスウェルの電磁気学の法則に対しても、相対性原理は成立している、ということが確認
されるようになった。
しかし、マクスウェルの電磁場方程式は、ガリレオ変換に対しては形を変える。

ガリレオ変換に対して形を変えない電磁場方程式は、へルツによって導出されたが、それは、実験とは
合わないことが確認されるわけだ。

すると、マクスウェル電磁場方程式に対しては、相対性原理は成立するけど、ガリレオ変換は正しくない、
ということになったわけだ。
そうしたことは、１９世紀末から２０世紀初めの、多くの物理学者、数学者達が、認識していたことだ。

すると、ガリレオ変換に変わって、マクスウェル電磁場方程式の形を変えないか、となるわけだが、それは、
１９０４年、ローレンツの論文によって発見された。
その変換式は、今日、ローレンツ変換とよばれるものだ。

しかし、ローレンツは、空間・時間に対する考えが、ガリレオ、ニュートン以来の考えに縛られ
ていた。
そのガリレオ、ニュートン以来の空間・時間の考えを変革したのが、１９０５年のアインシュタ
インの論文というわけだ。

しかし、「相対性原理は間違っている、マクスウェル電磁気学は、特殊な座標系でしか成り立たない」
なんていうのは、まず、思い込みや誤解がもとであるし、それは、アインシュタインどころか、ガリレオ
やニュートン以前の時代の考えに戻る考えなのだ。