アインシュタインの相対性理論について、いくつかの間違いが指摘されてはいたのですが、どの点に問題があるのかを考え、合わせて光の性質について考えてみます。
１． アインシュタインは、いかなる慣性系でも光速度は一定の値Cをとると仮定しましたが、光速度は見掛け上変化する。
２． アインシュタインは、ガリレオの相対性原理を光の伝播にまで拡張することを要請しましたが、物体の運動法則であるガリレオの相対性原理は、電磁波である光には当てはまらない。
以前は、光の独度は一秒間に地球を７周半すると言われていましが、それは一昔前の感覚であると言えます。
例えば、テレビの二重像、三重像になるゴーストがあります。テレビ塔から出た電波が直接テレビに入るのと、ビルなどの反射で遅れてきた電波によるのとで、時間的な差ができ発生する現象です。
ゴーストという現象から考えてみても、光の速度とは本当に１秒間に地球を７周半するの・・・という感じはします。
アインシュタインの論文には、「光は常に、光を放出する物体の運動状態によらない一定の速度Cで伝播する」と書かれています。
図A
例えば、電車が速度Vで右方向に走っているとします。
A（光源）から発射された光は、Cにはいかず速度Vで移動していますからC‘に行き、A“に戻ってくると考えています。
しかし、仮に電車の速度がさらに速ければC‘に行かずに、更に右方向に行くことになります。
アインシュタインは、光の放出する物体の運動状態によらない一定の速度Cを仮定していますが、速度Vによって、つまり、物体の運動状態によって光速がいかようにも変化してしまいます。
物体は投げた時の状態によって速度が変わり、加速することも可能です。
しかし、光は物体とは違い、光速を減速させて半分の速さで走らせるとか、加速することはできません。
つまり物体の運動に当てはまるガリレオの相対性原理を、電磁波である光にも成り立つと仮定している点に誤りがあると指摘されています。
「光は光源がどんな運動をしようが関係なく、一旦放射されれば光速で伝わっていく電磁波だから、見掛け上、光速度は変化します。」
アインシュタインの相対性理論の根拠はマイケルソン・モーレー実験結果です。
図１
当時の科学者は、全宇宙には目には見えないエーテルという媒体によって、光が伝播すると考えていました。
地球もこの媒体のなかを泳ぐように動いているということです。
そうすると、地球はこのエーテルの風の中を動いていることになるので、方向によっては光の速度が違うであろうと考えていました。
図１がどのような装置かと言いますと、光源と望遠鏡Dと反射鏡、ハーフミラーからなるもので、光源Pから出た光はハーフミラーAを通過して鏡Bで反射して戻りAによって反射して望遠鏡Dに行く光と、もう一つはハーフミラーAから鏡Cの方に行き、反射して戻って 望遠鏡Dに入る光と二つの経路になるようにしたものです。
図１で地球が右の方向つまり、AからBの方向に動いていると、AB間とAC間ではAC間の方が光の伝播時間は短いと、マイケルソンとモーレーは考えました。
しかし、どんなに精密に実験をしても計算したような干渉縞が出ませんでした。
この実験でマイケルソンとモーレー、当時の科学者、アインシュタイン、現在の物理学者も根本的間違いを犯しているというのです。
それは、AC間の光の経路です。
地球は、P→A→Bの方向に速度Vで動いているので、Aから出た光は鏡Cが速度Vで動いたC'のところで反射し、戻ってくる間に、今度はAがA"に行っているから、結局、光の経路はA→C'→A"という経路をとる。だからACを往復する時間は、
と考えています。
これは、光をボールのように考えているという点で間違いであると指摘しています。
光は光源から出たら、もう光源には関係なく光速で伝わるのですから、Aから出た光の先頭は図Aの点線のように鏡Cの方向に行き、その間に鏡CがC’に行けば、反射することなく二度とAには戻ってきません。
反射して戻ってきている光は、別物の球面波の後続光なのです
時間的に異なる別の波面です。
光の経路がA→C'→A"となるのでしたら光は光源の運動に影響されたことになります。
図2
図2でアインシュタインは次のように計算しました。
第三者の観測者から見て、光源は速度Vでｔ秒間運動しました。
ゆえに、AA'＝Vt
一方光はｔ秒間にCｔだけ進みます。
ゆえに、AC'はCt
三平方の定理から
マイケルソン・モーレーミスについて
図１の実験で理論的には、光速度に変化が生じるはずでしたが、実際は変化がなかったというものです。
図1においてAからB方向に行った光が、往復するのに要する時間は、行きは鏡Bが光から遠ざかっているので光速は（C－V）、帰りはAが近づいてくるので（C＋V）です。
したがって往復時間ｔ１は、
（1）式
となります。
一方AからCに行った光はA→C’→A“と反射してくると考えているので
（2）式
（1）式と（2）式を比べると（1）式の方が値は大きいです。
こうして、時間差が出ると思って実験したのですが、思いがけずに時間差が出なかったわけです。
実は（1）式が正しいのです。（2）の式が間違っています。
もともと光はA→C‘の方向には行かないのですが、球面波なら到達しますからそれを反射させたわけです。
したがって鏡C‘は光から遠ざかっているので、光速はCではなくVのA→C’の成分
（C－VCOSθ）となっています。
したがって、往復に要する時間は、
（3）式
となります。アインシュタインの相対性理論は間違っていた 参照
これは（1）式と同じであります。
そのため時間差が出なかったのです。
（3） の式に従って光速は見掛け上、変化するということになります。
ですから、最初に書いた光速度は不変であるという仮定は間違いであったという証明になります。
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