22章 一般相対性原理からのいくつかの結論

問題1

(基準体Kに対して、相対的に加速されている基準体K’からは、この既知の自然仮定がどのように見えるかを、純粋に理論的な操作によって、すなわちたんなる計算によって見いだすことができる。)

考察1

 ここで述べているのは、K’からKがどのように見えるか、であるようです。どのように見えるか、と実際にどのように動くか、とは一般的に一致しません。物体の運動を調べるときは、見え方ではなく、実際の運動でなくてはなりません。

 ここでは見え方といいながら、いつのまにか理由も述べずに数行先ではそれが実際の運動になっています。見える=実際の運動、の根拠を述べなければなりません。それができないから、あいまいのまま実際の運動にしてしまっているのなら、この章は出だしからいんちきです。どのようなすばらしい計算も、天動説を事実にすることはできませんでした。相対性理論の計算がどんなに美しくても、見かけの運動を実際の運動にすることはできません。

問題2

(Kに対して一様な直線運動をする(ガリレイの定理に対応して)物体が加速される基準体K’(箱)に対しては加速運動、一般には曲線運動をとることを知る。)

考察2

○ ここでは見え方ではなく、実際の運動になるという論理です。

 では実際にそうなるかを思考実験してみます。

 上空を、ジャンボジェット機(K)が直線飛行しています。私(K’)は、自転車で走り出します。加速しながら走ります。

この結果、私(K’)に対して、ジャンボジェット機(K)は(一般には曲線運動をとる)ことが分かります。

 このときジャンボジェット機を曲げたエネルギーはどこから供給されているのでしょうか。これはニュートンの運動の法則に反しています。エネルギーを受けていないジャンボジェット機は曲がることはできません。

 これを、私から見ると、曲がったように見えるということなら可能です。たんに私とジャンボジェット機との相対速度が違うからそのように見えるだけで、実際にジャンボジェット機の進路が曲がったわけではないからです。実際に変わったのは私の運動状態だけです。

 またこのとき、ジャンボジェット機の上にある太陽も曲がって進みます。もちろん、静止している基準体K’〈私〉を中心に回転する軌道を加えて、加速しながら曲がります。すばらしい理論です。私が自転車で漕ぎ出すと、あの巨大な太陽の軌道が曲がるのですから。実際は遠すぎて、観測不可能ですが。

 車で走り出しましょう。道路が加速されながら遠ざかります。歩いている人が、曲がりながら加速されます。時速50kmもの速度で歩いています。

 高速道路に入ります。並んで走っている隣の車線の車は止まっています。高速道路なのに危ないことです。田んぼが時速100kmですっ飛んでいきます。遠くの山が近づいてきます。ゆっくりに見えるからゆっくりです。計算上は時速100kmなのだけれど、ゆっくりに見えるのでゆっくりです。

 こんなことが起こるわけはありません。「のように見える」ことと、実際の現象は違います。

 加速しているものから見ると、等速直線運動をしているものは曲がって見えるのは事実です。しかし、それは見え方だけです。それを、実際の運動としたのがこの章の相対性理論の間違いです。上に書いたようにそれは運動には必ずエネルギーがともなうということに反します。一方、見える=実際の運動ということの理由は述べられていません。そればかりか、ことば上のごまかしまで存在します。

 

問題3

 (この加速度、または曲率は、K’に対して支配的な重力場が運動体に及ぼす影響と一致する。このような重力場が物体の運動に影響を及ぼすことはよく知られており、)

考察3

(このような重力場)は、万有引力とはまるで違う性質のものだということは、先の章で述べたので省きます。ひとつ繰り返すと、このような重力場は、慣性の法則にそっくりで、万有引力の法則とは似ても似つかないということです。

 この相対性理論で考えます。

 私が歩き出します。すると、重力場が発生します。同じ速度で歩き続けると、重力場は消えます。

 車で走り出します。やはり重力場が発生します。一定速度になります。重力場が消えます。

 ゆっくりと、車を加速します。加速度は小さいです。この座席に押し付けられる力は、発生した重力場が原因ですから、小さな力の重力場です。

 今度は急発進します。加速度は大きいです。この力も重力場が原因ですから大きな力の重力場です。

 この重力場の力の差は何によるのでしょうか。

 万有引力の万有引力場の力の大きさは質量に比例します。月より地球、地球より太陽のほうが大きな力の万有引力場を持ちます。もちろん人間も質量があるので、少しだけれど万有引力場を持っています。

 アインシュタインの重力場はエンジンの出力に比例します。同じエンジンでも、車が大きかったり、荷物が多いと加速度が落ち、重力場は小さくなります。質量が大きくなると、重力場は小さくなります。変な重力場です。

 

問題4

(もしも光線に対して同様な考えを貫くとするならば)

考察4

 貫くのは勝手です。しかし、間違ったことを貫いたら、間違いの上塗りをするだけです。そこからは事実は何も出てきません。

 科学は、このように自分の意思を述べるのではなく、事実の裏づけのある、理由を述べなければなりません。万有引力は、質量のあるもの同士の相互作用でした、光は質量がないので、万有引力場は作用しないと考えられます。それを、作用するというのですから理由を必ず述べなければなりません。この論は科学とはいえません。 

問題5

(加速される箱(基準体K’)に関しては、容易に導かれるように、その光線の軌跡はもはや直線ではない)

考察5

 先ほど、物体が曲がるところでジャンボジェット機を例に出して述べたように、光も、光が実際に曲がったのではなく、K’から見ると、光が曲がったように見えるだけです。実際に動いたのはK’のほうです。

 光を曲げるエネルギーがありません。K’の重力場が曲げたというのですが、K’には万有引力場はありません。加速運動だけです。なぜなら、光を曲げるに見合う質量がないからです。何せ地球の引力場くらいでは光は曲がらないとアインシュタインはいっているのですから。アインシュタインが述べているように、太陽くらいの質量がないと光は曲がらないようですから。

問題6

 このことの実証として、(太陽の近傍を通る光線については1.7秒弧の大きさに達するはずである。)

そして、エディントンとクロムリンの観測が、これを実証した。ということです。

考察6

太陽近傍にある星の光が曲がったのが観測されています。

 この現象は、重力のために光が曲がったためとアインシュタインはいいます。これを検証します。

重力についてふたつの考え方ができます。ひとつは太陽の持つ万有引力が原因である可能性があるということです。もうひとつは、太陽の加速運動が造る重力場〈回転体は重力場を作る〉が原因であるという考え方です。今まで見てきたように、万有引力と、アインシュタインの重力場はまるで違うものでしたから違うものとして考えてみます。

ア 万有引力が原因とする場合

 ・ 万有引力でない理由1 

 万有引力は質量のあるものどうしの相互作用である。したがって質量のない光とは相互作用をしない。

・ 万有引力でない理由2
 光は、重力以外にもいろいろな原因で曲がります。たとえば、レンズです。あるいは水や、空気や、氷などさまざまなもので曲がります。ダイヤモンドはその光の屈折の美しさで有名ですが、光の速度を落とすのでも有名です。これらは、理論としても経験としても、実証されています。したがって太陽近傍で星の光が曲がったのが観測されたからといって、それが万有引力が原因であるとすることは、よく検討してからでないといえないことです。なんといっても、ほかのことが原因で曲がることは地上の実験や観測で実証済みですが、万有引力で光が曲がるということは、これまでどんな実験や観測や理論でも証明されていないのですから。

{検討してみます}

 既成の理論で、原因として可能性のあるのは、空気による屈折現象です。すなわち、太陽大気による屈折現象ではないか、という考え方です。

 この考え方の利点

@ 証明されている理論であるから、初めての現象にも応用できる。

A 観測された星は、太陽コロナの中で発見されているので、太陽大気の屈折を受けていることはほぼ確実である。これは、地球上の空気による、屈折現象と同じと考えてよい。
そっくりな現象例:
 a皆既日食のとき観測できる。〈星→太陽→地球のとき、光は太陽重力で曲がる。〉b皆既月食のとき観測できる。〈太陽→地球→月のとき、光は地球大気で曲がる。〉
 この二つは瓜二つの天文現象です。皆既月食のとき、月は完全に暗くならずに赤っぽく見えます。これは、地球大気により、太陽の光が曲がって月に当たるためだそうです。この現象を月から見ると、本来地球に隠れて見えないはずの太陽が、地球の横から覗いているのが見えるはずです。a、bそっくり同じ現象です。光が曲がる原因だけが違うということです。同じ現象なのに原因が相反するということは変な話です。
 同じ原因と考えて見ましょう。
 まず、重力が原因であると考えます。すると、月食のとき月が赤く見える現象は、地球重力のため太陽の光が曲がったことが原因ということになります。しかし、相対性理論では地球の重力では、小さすぎて光が曲がらないという主張でした。だからこの考え方は相対性理論にも反します。
 次に、大気による屈折現象とすればどうでしょう。太陽近傍の星の光は必ず太陽大気により屈折されます。地球ではもちろんです。ともに矛盾なく成立します。このことから、どちらも気体による光の屈折現象であるといえそうです。
 アインシュタインはこのこと〈地球大気によって星の光が曲がる。だから太陽のそばでも星の光が曲がりそうだ〉を知っていたのじゃないでしょうか。ひょっとして。だから、重力によって曲がると予言したのじゃないでしょうか。太陽大気による現象だと先に言われる前に。

B 観測結果のばらつきが大きすぎる。

 太陽重力が原因だとすると、観測値のばらつき〈P167〉が大きすぎます。太陽の万有引力は短期間には変化しないので、光が曲がる角度は一定でなければならないはずです。仕方ないので、観測誤差のためといっていますが、誤差であるとする科学的な根拠は示されていません。アインシュタインの相対性理論と一致しないので、誤差にしただけです。

 この現象を太陽大気の屈折現象とすれば、説明がつきます。太陽大気は、激しく変化しています。したがって、屈折率はつねに激しく変化しているはずです。

 これは、地球上で、空気の動きのために、星が瞬く現象として観測されているのと同じ現象とすれば論理と現象が矛盾なく説明できます。

 

 以上のように、太陽近傍で星の光が曲がる現象は太陽大気のための屈折現象とするとすべて矛盾なく説明できます。この理論は、地球上の空気による光の屈折現象として、確認されてもいるので、証明済みです。

 一方、万有引力によって曲がったとする説は、その根拠がひとつもありません。万有引力説は新しい説なのだから、まずそれが万有引力によるという理由と証拠を示さなくてはなりません。そして、今までの理論〈太陽大気による屈折現象〉による現象ではないということも証明しなくてはなりません。

 この二つの証明があって、初めて科学的に新しい理論になります。肝心なこのふたつが抜けています。そのうえ、理論に合わないから、観測結果を一方的に誤差とするということまでしています。実際と理論が違うときは、理論を疑らなければなりません。反対に実際の観測を疑うこの方法は非科学です。

 

 既成の証明されている理論で過不足なく説明できる現象は、既成の理論と対立する理論の証明には使えない、という科学の法則を外れています。

 すなわち、エディントンの観測は、太陽大気による現象であり、万有引力による現象の証拠にはなれない、ということです。

 そんなことはないとは思いますが、もし、アインシュタインが予言したことと一致しているから正しいという考えがあるなら、それは改めなくてはなりません。それほど非科学的な考え方はないからです。たんなる権威主義にしかすぎません。事実の究明を妨げる考え方です。

イ アインシュタインの重力場を原因とする場合

 回転体は重力を生むという考え方が第23章に示されています。しかし、太陽近傍で光が曲がる原因は、(この彎曲の半分は(ニュートン的)引力場により、半分は太陽によって起こされる空間の幾何学的変位(〈彎曲〉)によって生じる)とP165でアインシュタインが述べているので、回転による重力場ではないことがいえます。

 

 ゆえに、太陽近傍で、星の光が曲がった原因は、万有引力でも、アインシュタインの重力場でもなく、太陽大気による屈折現象であると結論づけられます。

 

 

問題7

このことから派生する問題点も挙げています。

 そのひとつは、光が曲がると、真空中の光の速度が変化し、特殊相対性原理の光速一定という条件が破綻するということです。

 これに対して、(実はそうならないのである。ただ、特殊相対性原理は無制限にその妥当性を要求し得ない、と結論されるだけである。すなわち、それが与える結果が有効なのは、ただ現象(たとえば光の)に対する重力場の影響を無視できる限りにおいてだけなのである。)

考察7

(もしも光線に対して同様な考えを貫くとするならば、根本的に重要な新しいひとつの結果が得られる。)

ア 検討1

(同様な考え)というのは、(Kに対して一様な直線運動をする物体が加速される基準体K(箱)に対しては加速運動、一般的には曲線運動を取ることを知る。)という考え方から始まる一連の3段論法であると考えられます。

 このことからまず考えられる現象は、加速されている(箱)に対して、慣性運動する物体は曲線運動をする、と(同様な考え)ということだから、光も加速されている箱に対して加速が原因で曲線運動をするという論理です。

イ 矛盾1

特殊相対性原理では、光は物体に対しては光速度普遍でした。

{例}

 車Aは時速50km。車Bは時速100km。とする。車Bは車Aの後方から車Aを追いかけているとする。

車Aは車Bに相対速度50kmで追い抜かれる。

 ところが、特殊相対性原理は、この古典的法則は光に適用できないと述べています。

 光は、車Aに対して、光速、30万kmで追い抜く。また車Bに対しても、光速、30万kmで追い抜く。

 

 光はなんに対しても光速度であるという、いわゆる光速度普遍といわれている論理です。

 これは、特殊相対性原理の根本原理です。光は物体の速度に影響されないのです。この論理がローレンツ変換を生みました。この論理がなければローレンツ変換は破綻します。したがって、ローレンツ変換を基本原理にしている特殊相対性原理も破綻します。

 

 そこでこの論理と比較しながら、この章の論理を考えてみます。

(箱)に対して物体は加速運動をする。したがって、光も箱に対して加速運動をする、という論理です。その原因は箱の加速運動です。

 これは明らかに、上の論理と矛盾します。特殊相対性原理では、光は物体の速度に影響されなかったのですから、一般相対性理論でも、光は物体(箱)の速度に影響されてはならないはずです。

 〈例〉

 秒速600kmの等速直線運動をしているロケットがあります。秒速100mの等速直線運動している車があります。特殊相対性原理では、光はどちらにも秒速30万kmで当たります。前からでも、後ろからでも、横からでもです。

 車が加速しました。秒速150mまで加速しました。加速中は、光は加速によって、曲がります。したがって車を追いかけている光は、秒速299900mから299850mまで変化します。反対に、車と正面衝突する光は、秒速300100mから3001500mまで変化します。そして、秒速150mで、一定速度になったら、元のように、追いかける光も、正面から来る光も、ともに、同じ秒速30万kmで車にぶつかります。

 秒速600kmのロケットに追いつく光は、30万kmなのに、たかだか、秒速100mの車がほんの少し加速するだけで、光は追いつくときに、速度を落としてしまいます。

 いろいろと変な話です。

 

 特殊相対性原理は等速直線運動であった。一般相対性理論は、加速運動である。この違いからこのような論理の不一致が生まれたというのならば、加速運動のときは光が物体の速度に影響される理由を述べなければなりません。もし、そのほかの理由であったとしても理由がいります。彼はここで、何の理由もなく、今まで述べてきた特殊相対性原理の根本原理を覆しています。そして、あんなに否定していた、古典力学の法則を採用しています。光も他の物体もすべてが絶対速度を持っているという論理です。

 この矛盾を避けるために、加速されている箱から見ると、物体同様、すなわち、加速のために光も曲がって進む、という文言をアインシュタインは省いています。そして、一気に、(光線は重力場においては一般的に曲線的に伝播する)と述べています。原因は重力場だということにしてしまいます。加速によって光が曲がるという文言をいれることができなかったのです。

ウ 問題イ

 そして、特殊相対性原理と違うことに対して言い訳をしています。

 特殊相対性原理が妥当なのは(現象に対する重力場の影響を無視できる限りにおいてだけなのである)といういいわけです。

エ 考察イ

 ○ 第1の矛盾

 この加速される箱は、(空虚な宇宙空間の広大な部分)にあるため、万有引力は存在しないという仮定でした。ということは、普通の重力場〈万有引力場)はないということです。この箱は、(現象に対する重力場の影響を無視できる)場所のはずです。

○ 第2の矛盾

上に書いたように、光は、箱が加速されるために曲がるというのが前提でした。

 このとき、たまたま、慣性質量と重力質量が同じとみなせるから、重力で曲がるともいえる、ということでした。

 これはふたつの意味を持っています。

 〈その1〉

 光は、本当は重力で曲がったのではなく、箱の加速のために曲がったということです。

〈その2〉

 逆にいえば、もし、重力場で光が曲がったとしても、重力場は、加速と同じなのだから、加速によっても光は曲がるともいえます。

 

 この2点から(重力場の影響を無視できる限りにおいて)特殊相対性原理は妥当だという主張は無効になります。重力場ではなくても、加速されているものに対しても、光は曲がるということから逃れられません。すなわち、この論理からはどうしても、物の動きのために光は相対速度を変化させるということが出てきます。特殊相対性原理は破綻します。

{※ 実際に光速度が変化している例:光は、光速に近い速度で移動する物体に対しても光速度で追い越していくということです。カミオカンデのニュートリノ観測では、電子が光を追い越している現象が観測されています。光速度不変なら、このときも光は、光速度で電子を追い越さなくてはなりません。光速度不変が破綻している実際例の一つです)

 ここで、電気力学の話が出てきます。

 (ある物理学の理論が自らより包括的な理論の定立のための道を示し、おのれはその極限の場合として生きながらえるとき、それはその理論の最も美しい運命なのである。)と述べています。これは小説としては美しい運命かもしれません。しかし、科学としては何の意味も持ちません。これが特殊相対性原理の破綻を救う根拠になるわけはありません。物体の速度によって光の相対速度は影響を受けないという特殊相対性原理と、物体の速度によって光の相対速度が影響を受けるという一般相対性理論の矛盾はひとつも解消されません。美醜は、芸術や、哲学の問題であって、科学とは直接関係のないものです。たんなる言い訳です。

 

オ 問題ウ

 この章の3段論法について

@{K(箱)に対して物体は加速運動をする}→A{この曲率はKに対して支配的な重力場が運動体に及ぼす影響と一致する}→B{K(箱)に関してはその光線の軌跡はもはや直線ではない}→C{このことから、光線は重力場においては一般的に曲線的に伝播する}

という論理が書かれてある。

カ 考察ウ

 物体が曲がる直接の原因は、箱の加速運動でした。箱の重力場は直接の原因ではありません。特に、箱に万有引力場は存在しません。

 {基準体K(箱)に対して、慣性運動する物体の進路は、曲がって見える。〈これは、箱と物体の相対速度の差による〉→箱から見た物体の曲率と、もしその物体が重力場で運動したら、同じ局率である→したがって曲がって見えるのは重力によるといえる}
というのが、理屈でした。同様にというのだから

{基準体K(箱)に対して、光の進路は曲がって見える。〈これは、箱と物体の相対速度の差による〉→局率は同じ。→したがって光の進路が曲がって見えるのは重力によるといえる}

 ということです。
 したがって、もし、光が曲がるなら、原因は、箱の加速運動のはずです。

 物体の曲がり方が、重力場の曲がり方と同じだから、という理由で、重力場によって曲がったといっているが、直接の原因は、箱と、物体の相対速度の差による現象です。似ているからといって、原因を取り替えることはできません。

 したがって、光は、加速する基準体から見ると、曲がって見える、ということはいえても、(光は重力場においては一般的に曲線的に伝播する)ということはいえません。いえるのは、加速する基準体から見ると、曲がって見える光は、重力場で、もし光が重力が原因で曲がるとしたら、それと似ているということぐらいです。

 すなわち、重力で、光が曲がるということはこのことからはいえません。

キ 問題エ

曲がって見える、は曲がっていることか。 

ク 考察エ

加速している箱から、慣性運動する物体が曲がって見えるのは、はこと物体の相対速度の差からそう見えるのです。先に述べたように、実際は慣性運動する物体は等速直線運動を続けています。箱から見ると曲がって見えるだけです。したがって、光も、曲がって見えても、実際は等速直線運動をしています。

 見え方は物体の実際の運動ではありません。列車の窓から見える景色が動いているのは、そう見えるだけです。決して動いているわけではありません。近くの景色がやのように過ぎ、遠くの景色がゆっくり流れていくように見えるとおりに景色が動いているわけでないのはだれも知っています。

 

ケ 問題オ

 重力場(万有引力場)のない領域(を任意に運動している基準体Kに準拠させるならば、Kに関して時間的及び空間的に変化する重力場が存在する。)

コ 考察オ

 特殊相対性原理で出てきた列車を例にこの問題を考えてみます。

 この場合は、一定速度ではなく、加速されている列車です。すると、この列車に乗っている人は、座席に押されて加速を感じます。これは、一般相対性理論では重力場です。重力ということは万有引力と同じことです。万有引力は宇宙の果てまで届くといわれています。少なくとも、月や、太陽までは届いていることが確認されています。すると、このとき発生した、重力場は、少なくとも列車の周りに影響を与えているはずです。線路のわきにいる人や物が引っ張られる現象が発生するはずです。列車から見ると、景色が後ろへ動いていく、という現象がありますが、これは、列車と地表との相対速度の差から現れる、現象で、重力とは関係ありません。なぜなら、景色が動いていく方向には、重力源〈万有引力源〉はありません。そして、これは見かけ上の動きで、本当の動きではありません。

 このとき、正確に観測すると、月や太陽も、列車の反対方向に動いているように見えることになります。列車の重力場は、近くの景色も、遠くの月も、さらに遠くの太陽にも、同じ移動速度を与えていることになります。万有引力の法則には反しています。

 

 先に書いたように、ロケットが飛び立つときは、地球より大きな重力場が発生します。すると、月はその重力場のために回転を変えなくてはなりません。地球もそのためにゆれるはずです。そのような事実は存在しません。

 重力場が発生していない証拠です。

 重力場と、万有引力は性質も、原因もまるで違うものです。加速する物体が起こす重力場とはいったいなんなのでしょう。

サ 問題オ

アインシュタインの重力場の性質

ここまでわかっている、万有引力の性質と、アインシュタインの重力場の性質を比較してみます。

シ 考察オ

○ 万有引力の性質

・ 原因 

 質量がそのエネルギーの発生原因

・ 作用の仕方

 質量同士が引き付けあう。したがって、太陽と地球、あるいは地球と月の関係のように、ふたつの質量の重心の周りを回転する運動になる

・ 作用の届き方

 距離の2乗に反比例してその力が減じる

・ 作用の相手

 質量のあるもの同士の相互作用。質量のないものとは相互作用をしない

○ アインシュタインの重力場の性質

〈アインシュタインはこのことについて述べていませんので、考えてみます〉

 ・ 重力の原因

  加速が間接的であっても重力の原因であるから、加速をさせるものがそのエネルギーの原因

〈例〉アインシュタインの(箱)は謎の力。ロケット、飛行機、車などの乗り物の多くはガソリンがそのエネルギー源。人が走って加速するときは、糖質がエネルギー源。原子力エンジンでは、原子力がエネルギー源

・ 作用の仕方

 内部のものにとっては押す力〈箱の中の人が、床に押されるときに感じる力〉、

 外部のものにとっては見かけ上の力〈箱から見ると、外で慣性運動をしている物体は、曲がって見える〉。

 したがって、互いに離れていく運動になります。〈箱から見ると、物体は曲がりながら、加速しながら遠ざかります。物体から見る場合は、二通りが考えられます。運動から考えると、箱は、曲がりながら、加速しながら遠ざかります。もうひとつは、重力場は、箱にだけ発生しているので、この場合はどのように見えるかわかりません。アインシュタインに聞きたいところです〉

・ 作用の届き方

 距離と関係なく届く。

 箱から10メートルのところで慣性運動する物体も、箱から1万km離れているところで慣性運動する物体も、曲がり方は同じ。

・ 作用の相手

 質量のない相手〈光〉にも作用する。この場合、光から見た箱はどのようになるのでしょう。曲線を描きながら、光速で遠ざかるのでしょうか。物体は光速にはなれないというのが、特殊相対性原理の法則のひとつでした。また、質量のない相手から受ける影響が、ブラックホール並の影響であるのは解明しなくてはならない問題です。

 

 このように、万有引力と、アインシュタインの重力は性質がまるで異なっています。これを同じものとみなすことはできないと思われます。

 なぜこのようなことが起こったのか。それは、加速する箱の床に押されている感覚と、地球の上に立っている感覚がとてもよく似ている、また、箱の中の物体に床が近づく近づき方と、物体が落下する仕方が見かけ上そっくりである、だから同じものである、という原理から起こっています。人間の感覚や、見かけ上の動きを根本理由にするのは科学ではありません。たんに言葉巧みに言いくるめているだけです。

 

表紙

 第23章 回転基準体上の時計と測量棒の関係