科学と疑似科学とを判別する - 1524257541

182：Ken：2018/09/29(土) 19:14:39 ID:2DANJ6sI: さて「原理的に検証可能」とは具体的にどんな状態を表すのか再度考察します。これまで主に地動説を題材にしてきましたが、空を飛んで惑星を観察に行けると認識されていたということなので、今回はエーテルを例にとります。エーテルはいつ原理的に検証可能になったのでしょうか？

エーテルの検証方法としては、観測者が空間を（つまりエーテル中を）動くことで光の速度の観測値が影響されるかを見ればよい。そして地球は宇宙空間を秒速30キロで動くので、その数値以内の誤差で光速度を測定できればよいわけです。これに成功したのが1887年のマイケルソンとモーリーですが、彼等の測定方法はそれまでの技術の延長ではなく新しい発想に基づくものでした。よってエーテルの存在検証は、光波動説の登場から２世紀後に可能になったと私は考えたわけです。もしもその前から検証可能だったというのであれば、歴史上のどの時点で可能になったのかを考えねばなりません。そこで光速測定の歴史をまとめてみます。

その前に、光波動説がいつ現れたかですが、以前にdiamonds8888xさんが紹介された資料では1665年となっています。

さて光速測定の試みの第１号はガリレオです。おそらく17世紀の前半でしょう。ある夜、彼と助手は開閉式のランタンをもって２つの山の山頂に登りました。まずガリレオがランタンの蓋を開き、数キロ離れた助手はガリレオからの光を見たら自分の蓋を開きます。助手からの光を見たガリレオが自分が蓋を開けた時間との差を記録し、２つの山頂の距離を時間差で割れば光の速度が分かるはずでしたが、光速が予測より大きすぎてこの方法ではまったく精度が得られませんでした。

次は1676年のレーマーです。木星の衛星を観察していた彼は、衛星が木星に隠れる現象が予想より早くなったり遅くなったりすることに気付きました。彼は、これは予測が間違っているのではなく、地球から木星までの距離が大きく変動するので、衛星の光景が地球に届く所要時間が変わるのだと考え、距離の差を時間差で割った結果、光速を秒速211,000キロ程度と算出しました。

次は1728年のブラッドレーです。星の観測位置が１年周期で変わり、ある時点と半年後でその差が最大になることを見つけた彼は、これは雨の降る中を早足で歩くと雨が前から顔に当たるのと同じ原理で、星からの光を横切る形で地球が動くことで星からの光に角度がつくのだと考えました。その角度から地球の公転速度と光速の比を求め、光速を秒速282,000キロと結論しました。

19世紀になるとかつてのガリレオの方法がより高い精度で再現されました。1849年にフィゾーは地上の離れた地点に向けて光を送りましたが、そこに人間ではなく鏡を置いて反射させ、また時間測定には高速回転する歯車を用いたのです。歯車の歯の隙間から光を送り出し反射光が次の隙間を通るように歯車の回転速度を調節しました。フィゾーが測定した光速は秒速314,000キロでした。

その１年後にフーコーがフィゾーの測定法を改善しました。歯車の代わりに回転する鏡を用いたのです。光を回転鏡に当てて遠くの反射鏡へ送り、帰ってきた光を同じ回転鏡で受ける。その間に回転鏡の角度がどれだけ変わったかで時間を計るわけです。光速は秒速296,000キロと出ました。

そして1887年にマイケルソンとモーリーがそれまでの方法とはまったく異なる原理の干渉計を用いて出した結果が秒速298,034キロです。実際の数値298,052と秒速18キロしか違わないだけでなく、フーコーまでの測定が秒速1000キロ単位の有効数字しかなかったのが、秒速１キロ単位の精度で再現性を得られました。はじめて秒速30キロという地球の速度の影響を検出できたのです。

さて、以上のような光速測定史の中で、地球の速度の影響を検出し、エーテルの存在を検証することが原理的に可能になったのはいつの時点なのでしょうか？

私は干渉計利用という具体案を思いついたマイケルソンたちの時と考えましたが、フィゾーたちの段階でも原理的には可能だったと考えるべきなのでしょうか？　もしくは、はじめて具体的な数値を出したレーマーのときですか？　いや、光の速度を計ることを思いついたガリレオの時点でそうだったのでしょうか？

それによって、光波動説が媒質の存在を原理的にも検証できない時期がどれだけ続いたかが変わります。ガリレオの時点で検証可能だったのなら、そういう時期はなかったことになります。