凡人による凡人の為の相対論力学2 場が創造した時空間
「空虚な空間すなわち場の無い空間なるものは存在しない。
空間・時間はそれ自身だけで存在を主張することのないものなのであって、それは
場の構造上の諸性質としてのみ、その存在を主張しうるものなのである。」
アインシュタイン(1954)
遺言とも言うべきプログラムを我々凡人が実践し、空虚な数学空間ありきの教科書本
から本来の物理学(力学)による相対論を取り戻すのだ。 >>114
>全く同じ結晶格子を空間の単位として物理的に定義する
現在、時空は膨張していますが、結晶格子を単位とするとき、
(1)結晶の間隔が広がるのですか、(2)結晶格子の数が増えていくのですか?
(1)だと空間の膨張は計測できない、(2)だと保存則はどうなりますか? >>115
「凡人の為の相対論力学」では重力作用は扱わない
慣性系同士の座標変換は線形にしかならない。 >>116
>「凡人の為の相対論力学」では重力作用は扱わない
から加速度運動の系への変換では慣性力が作用していると解釈する
>>21 >>23
>一定加速度運動によるローレンツ収縮では何故
>格子の応力歪と同様な歪が起こらないのか? という問題に帰着する
つまり
加速度運動の双子のパラドックスなどを慣性系から計算できる根拠が必要となる。 >>116
>「凡人の為の相対論力学」では重力作用は扱わない
えっ、えっ、えっ?
>>1の趣旨はむしろ「場」、しかも「統一場」についてじゃん。 >>115
これはかなり良い質問だね
このスレの結晶格子の考え方は【物体の長さが縮む】=ローレンツ収縮の立場だから
【時空の長さが伸びて見える】ローレンツ変換の現象は説明できない
2台の宇宙船のパラドックスで距離が伸びる現象はこの相間には説明不可能 >>106
>>111
それは【時間の測り方】を一生懸命説明してるだけだよね?(誰でも知ってる)
物体の時間がなぜ遅れるのかの説明にはなってない
【光時計】(ただの数学)
電磁気学では光が運動量を運ぶ
そして光の発生源P1と光の到達地点P2がt秒後には位置が-vtだけずれて見える
t秒前のP1とt秒後のP2との間の距離は伸びて見える
(経過時間dt=0秒と、経過時間dt=t2-t1とではP1-P2間の距離が違って見える)
したがって光はもっと長い距離を進むことになる
ここまではガリレイ変換でもローレンツ変換でもどちらでも同じ変えようのない事実だ
これが光時計の意味ね?
お前が説明する結晶格子とほぼ同じ説明だな
同じこと言ってるだけなら結晶格子なんて必要ない
【ニュートン力学】による解釈(ただの数学)
t' = t なので伸びた距離を移動する光の速度が増減して見える
【相対性理論】による解釈(ただの数学)
t' <> t そして c' = c なので【伸びた距離&伸びた時間=時空】を移動する光の速度が不変に見える
【距離が伸びて見える=時間が遅れる説明とはならない】
この段階では解釈が二つに分かれるだけなので、時刻が変化して見える【力学的な根拠はない】
【力学による時間の遅れの説明】
P1-P2が伸びることで力学がどのように作用するのか
それによって原子や分子の運動状態がゆっくりになることが説明出来たら
それは力学による時間の説明と言えるが、お前の説明のどこを見てもそんなことは書かれてない ちなみに宇宙船のパラドックスというのは
例えば、前後にロケットを100個並べて同時に並行加速させると
一つ一つロケットの長さは縮むが
ロケット間の距離は縮まないので
加速すればするほどロケットとロケットの間にすき間ができてくるという現象だ
結晶格子でこれをどう説明する?
ちなみに
・ローレンツ収縮(=物体の縮み)
・ローレンツ変換(=時空の伸び)
この2つがまったくの別物だと理解してる人なら、これは当たり前な話でしかない >>120-121
>ローレンツ収縮(=物体の縮み)
>ローレンツ変換(=時空の伸び)
馬鹿
オマエは自分のスレ立てて巣に池 と言ってるだろが >>117
基の慣性系で静止状態の立方格子結晶にX方向から外力を加えれば、結晶格子は歪んで
応力と釣り合う、X方向に縮小するだけでなくY,Z方向には膨張する。
これと同じ歪が加速運動でも起こり、運動系からみれば慣性力が作用してるように見える。
外力が無くなり加速運動が終わった時点で慣性運動になり、結晶格子の応力歪はなくなる。
結晶格子は元の立方格子に戻る、力学の常識だから間違えないように。
ところが加速運動で同時に起きてるローレンツ収縮には、そのような応力歪は起こらない
これを物理的に説明する必要があるということだ。 ニュートン力学も量子力学も必ず調和振動子とか井戸型ポテンシャルとか具体的な例を使って方程式を解くのに
なんで特殊相対論はそういう演習問題がないの?
特殊相対論でニュートン力学の調和振動子に相当するポテンシャルを使って具体的な解を導出してこそ理解も深まると思うんだけど
てゆーかニュートン力学も量子力学もそういう演習を重ねて学生の理解を助けてるのになんで同じことをせんのやろ? 連続体力学う~?
ノンレラの連続体力学から復習しないと分からん罠 >>123
このスレでは物体モデルを電磁場の電磁気力で平衡状態にある点電荷(質点)の立方格子と
定義しているので、ニュートン力学の剛体は理論的に存在しえない。
しかし、力による加速度が非常に小さければ歪の変位は無視でき、変位の伝番速度は
電磁場の伝搬速度より小さい( < 1/√ε0μ0 ) >>127
立体格子の応力歪は一般的にテンソルで記述しなければならないが、その中の特別な
成分だけが関係する張力Kが立方格子の電気力に比例すると仮定する。
>101 のバネの単振動を例にすれば、慣性系Bで
_
|⇅ K バネ振動
・m0
v→
立方格子モデルの電磁力の遅延距離r=Lが慣性系Aから観測すればr=γr'
クーロン力は f = q^2/(4πε0r^2) = f'/γ^2
f ∝K から K = K'/γ^2
単振動の周期 T = 2π√(m0/K) = 2π√(m0/K'/γ^2) = γ T'
つまり、慣性系Bの単振動が基準の時計が遅れることが説明できた。 >>128
>単振動の周期 T = 2π√(m0/K) = 2π√(m0/K'/γ^2) = γ T'
この式は現実の単振動時計の正確さとは無関係だということに注意する必要がある
相対運動する慣性系Bの単振動時計が不規則に1%時間変動したとすれば、基の慣性系A
から観測すれば、同じく1%時間変動して見える。 >>129
そりゃそうだ。物理法則の等価原理だからな。 外力って何のこと言ってるんだ?
ローレンツ収縮が押される力で縮むと勘違いしてるアホなのか?もしかして
それなら重力加速の場合はどう説明するんだろう
粒子一つ一つが同時に加速されるから外力なんて働かない 粒子一つ一つの同時に加速するから外力は働かないけど
粒子一つ一つの長さはローレンツ収縮するだろ?
粒子一つ一つが縮むってことは粒子と粒子の間の距離が縮んだ分だけ隙間ができるってことだ
↑これを粒子側の座標系の視点で見れば、粒子の長さは縮まないが粒子間の距離が伸びるように見える
粒子間は電気力学で結合してるから、空いた隙間はその力学によって縮むことになるが
重力加速がブラックホールくらいの急加速だとその電磁結合が間に合わずにパスタみたいに伸びる
2台の宇宙船のパラドックスもこれとまったく同じ原理だ
2台の宇宙船がひもで繋がれてなければロケットが縮んだ分だけ2台の間の距離にすき間ができる
ひも or 原子間の電磁結合
と言う違いがあるだけでどちらも同じ話だな
外力が働くのがローレンツ収縮だとかいってるのは、初心者によくある勘違い(相間) このスレの力学はニュートン力学の3法則(運動方程式は少し違う)が基本だから
凡人でも理解できる特殊相対論力学だ、重力理論(一般相対論)などは扱わない!
その前提で
慣性系同士だけでなく、基本の慣性系から観測した加速度運動の系を計算する方法を考える
静止物体に外力を加えて連続的な加速運動させた状態で、物体の系では慣性力-maが
作用している。
このスレの物体モデルは電気的平衡状態にある立方格子だから当然、応力歪が起こる
特殊相対論ではこの応力歪とローレンツ収縮(歪まない)をどう区別するか?
一般学生向けの相対論教科書は、それらを曖昧にして双子のパラドックス等を計算し
てるのが問題なのだ。 >>135
ニュートン力学の第二法則から解るように mdp/dt = F から速度vの時間変化に
比例する項が立方格子の応力歪に対応している。
ローレンツ収縮によって応力歪が起こらない状態を解析すると、次の条件が解った
1.相対速度による座標変換は線形変換(1次変換)である
2.速度0から微小変化dv に対して座標変換 x'←x , t'←t が変わらない
(または、1/γをvで級数展開した1次の係数が0である)
ローレンツ変換はどちらの条件も満足している。
物体の加速度運動では、応力歪の値から歪の無い状態(自然長)が対応している。
以上から、物体の滑らかな加速度運動の各瞬間に対してローレンツ変換が適用できる。 >>136 訂正
mdp/dt = F
-> mdv/dt = F (相対論では dp/dt = F ) >>136
ローレンツ収縮と応力歪は無関係だぞ
進行方向だけ縮むのがローレンツ収縮だ
もはやネタとしかおもえないほど相対性理論と矛盾してるから相手にする価値すらないな >>139
お前は日本語の内容が読めんのか
>>136 はローレンツ収縮と応力歪は無関係だということを具体的に説明してるのだよ >>135
リンドラー座標系をみよ
慣性系の自然な拡張として加速度系が与えられている
一般相対論を使わずに 外力(外部電場・磁場を含む)による格子状態の電気的変化がマクロ現象の物体の応力といえる >>98
> v << c ならば、近似式 w' = w - v 義務教育で習う式(流水算)になる。
に戻って再度説明すれば
現実の物理実験と一致するのは w' = (w - v )/(1 - vw/c^2) である
0でない速度vがどんなに小さくても、w - v にはならない!
「凡人の相対論」ではこの物理的な意味をしっかり理解する必要がある。
だから相対論の計算にはこの近似式は使えない、凡人は流水算を頭から消し
w' = (w - v )/(1 - vw/c^2) @を暗記してから計算せよ。
特殊な例を挙げれば
基の慣性系Aから観測した物体の速度が w0 = 0, w1 = c, w2 = -c ならば
vで移動する慣性系Bから観測すれば w0' = -v, w1' = c, w2' = -c と計算される
「相間」の問題 ロケットAからみたロケットBが0.9c で、ロケットBからみたロケットCの速度が0.2cならば、ロケットAからみたロケットCの速度を求めよ。
解答
ロケットBを基準系とすれば、特殊な例からロケットAの速度は-0.9cとなる
ロケットAからみたロケットCの速度は、@式から v = -0.9c , w = 0.2c
w' = (0.2c + 0.9c )/(1 - (-0.9c・0.2c)/c^2) = 1.1c/(1+0.18/c)
c=1 の単位系を取れば w' = 1.1/1.18 < 1
つまり、電磁波の伝搬速度 c ( =1/√ε0μ0) より小さい。 >>145
>ロケットAからみたロケットBが0.9c で、ロケットBからみたロケットCの速度が0.2c
さらに、ロケットCからみたロケットDの速度が0.1cならば、
ロケットAからみたロケットDの速度の計算は、まづロケットCを基準にしてロケットB
からみたロケットDの速度を@式から計算し、次にロケットBを基準に計算すればよい。
以上から数学の群の計算と同じだと解る。 このスレ3日も更新ないみたいだけど、もう使わんのならリサイクルしていいかな?
近所のスーパーの特売日メモっとくのに使いたいから >>147
粘着キチガイが荒らしたいのか消えろ
>>136 >>140
から慣性系からローレンツ変換で加速度系への変換が可能だと解っただろ
次は計算式を導出する。
マトモな頭の良い奴が導出のレスするなら歓迎 慣性系からのローレンツ変換で加速度系への変換式を導出する。
始めに、加速度運動してる立方格子には外力による応力歪が発生してるが
外力が無い内部の電気的平衡状態の立方格子を基準にすれば応力歪の値から
格子の位置状態が確定する。張力ならば格子の伸びが計算出来る。
(加速度系からみれば慣性力により応力歪が発生してる)
慣性運動と同じく、電気的平衡状態の立方格子の長さ(自然長)を基準として
基の慣性系Aからみた加速運動系Sで、任意の瞬間時刻のSの速度vの慣性系B
と定義し、慣性系Bの静止から微小速度変化 dv' とすれば加速度 a' = dv'/dt'
a' , dv' , dt' は瞬間的な慣性系Bからみた値で,このスレの加速度の定義とする。 電気平衡の格子?とやらを導入する意義がわからん
普通の特殊相対論の時空座標で十分では? 全然更新されねーな
他スレで荒らしと言い合って無駄にレス消費するくらいならこっちに続きをしこしこ書いてればいいのに >>150
>普通の特殊相対論の時空座標で十分では?
>>149 の説明は加速運動の慣性力で歪んだ物質の状態をイオン結晶格子で簡単化したモデルだ
物体の応力歪モデルを使うことで同時に観測されるローレンツ変換(ローレンツ収縮)と
区別することが可能になる。
これで2機のロケット(宇宙船)を張った弾性ひもで繋いだ等加速度運動が解析できる
というとだ このスレッドの最終目的はアインシュタインが一般相対性理論の鍵を発見した理由を
凡人でも解るように再現することである。
「ラプラスの重力スカラーポテンシャルを・・・特殊相対性理論に適用させる必要がありました
・・・これは物体が重力場内ではすべて一定加速度を受けるという昔からの経験と一致しません
この時、私が閃きのように覚ったのは・・・」
つまり、アインシュタインの閃きを2台のロケットのパラドックスを使って再現し
凡人でもそれが理解できることを示すことにある。 凡人が勉強すればわかる教科書がたくさんあるから
よりどりみどりだ 相対論以前の問題ですが教えてください。
2t' = L"/(c-v) + L"/(c+v)
この式が γ=1/√1-(v/c)^2
になるのが理解できないのです。
もっと簡単に言うと、
2c^2/c^2-v^2 は、
どう操作すれば、
2/(1-v^2/c^2)
になるのてしょうか。
どの物理の本を読んでも、当然に導出しているのですが、
全くわかりません。 >>157
L/(c-v) + L/(c+v) = 2Lc/(c^2-v^2) = 2L/c・1/(1-v^2/c^2) = 2L/c・γ^2 力学の基本は力のつり合いだから、重力を扱わない力学なんてナンセンス >>124
それこそ今はchatGPTがあるんだから、自分で演習問題作って、
自分で解いとけばいいだろ >>19
バラエティがみんな同じってのは危険過ぎるな