新相対性理論　物理的思考編 [単行本]

新相対性理論　物理的思考編 [単行本] の 商品概要

• 目次

  はじめに　
  第I部　新相対性理論歴史概観　
  パラドックスとは？／時間の遅れとはどういうことか？／なぜ，時間の遅れがパラドックスなのか？／双子のパラドックスとは何か？／この問題に実験的に決着をつけようと試みた者はだれか？／パラドックスを主張する者達は，それで納得したのか？／物理学者らの高慢かつ高飛車な物言いは何の根拠によるものか？／学会等での取り扱いはどのようになっているのか？／アインシュタインの相対性理論の誤りを主張した物理学者／地上の原子時計は，いずこの原子時計に対して時を刻むものか？／遠隔作用としての時間の遅れ／重力による時間の遅れは４次元の歪んだ時空によることの証か？／ガリレイの振り子時計の時間の進みと，精密な原子時計の時間の遅れとが教えるものとは？／物理学実験の一切を説明し，パラドックスの類の発生しない，そして腑に落ちる理論の探究という選択肢はないのか？／新相対性理論着想の瞬間はいつ現れたか？／こんなことがあってよいものか？／アインシュタインの相対性理論のどこに問題があったか？／プライムの付く時間t’や長さx’は，どのようにして静止している者の時間や長さと関連づけられたか？／４次元の時空とは何であったか？／新相対性理論において，重力が作用する場合を取り扱う一般相対性理論はどうなるか？／結局，双子の年齢差はどのように解決されたか？／ニュートンの運動法則はどのように説明されるか？／一般の座標系における運動方程式／万物は我々に物理的探究を要請する
  
  第II部　ガリレイ変換と物体の静止力学法則　ニュートンの運動法則の修正
  ガリレイ変換／慣性系で静止している物体の運動法則／運動している物体の運動法則の検討／観測者に対して一定速度で運動する物の長さの計測／運動方程式のガリレイ変換が意味するもの／静止物体の運動の法則（ニュートンの運動法則の修正）／まとめ
  
  第Ⅲ部　アインシュタインの相対性理論の論駁
  １．アインシュタインの相対性理論の概要
  ローレンツ変換／４つの式の意味／アインシュタインのローレンツ変換と相対性理論／相対性原理，光速度不変の原理／ローレンツ逆変換／時間と長さの相対論／同時の相対論／ミンコフスキーの４次元時空と不変量／４元ベクトル／４元速度／４元運動量／４元運動方程式／相対論的エネルギー／一般相対性理論
  ２．アインシュタインによるローレン変換の誘導法の確認　
  長さと時間の相対性／同時の相対性／静止系から，これに対して一様な並進運動をしている座標系への座標および時間の変換理論／動いている剛体，ならびに時計に関する変換公式の物理的意味　
  ３．アインシュタインの相対性理論から派生されるパラドックス
  双子のパラドック／落とし穴・ガレージのパラドックス／二人をつなぐ赤い糸の行方／回転できない回転円盤／一般相対性理論が説明する重力の作用によって歪んだ時空／まとめ
  
  　　
  第IV部　新相対性理論　
  １．序説
  ２．相対性原理とガリレイ変換
  相対性原理／ガリレイ変換／相対論的な観測／マイケルソンとモーリーの実験／フィッツジェラルドとローレンツの短縮説／アインシュタインの登場／ガリレイ変換と新ローレンツ変換の調和的存在
  3．動いているものの長さの測定法
  観測者に対して静止しているものの長さの光測量／運動系の運動方向の長さの測定　／運動系の運動方向と直交する方向の長さの測定　
  4．静止系から放たれた光は運動系内でどのような光の伝播となって観察されているか
  運動系内で観測される静止系から放たれた光の伝播／運動系の運動方向と直交する方向の光の伝播／静止系の計測時間tと平均計測時間t の関係／新たなローレンツ変換式／近接作用としての新相対性理論，天動説と地動説の関係に例えられる旧理論と新相対性理論　
  5．新たな相対性理論（特殊相対性理論）
  慣性系の時間及び空間／新たなローレンツ変換（４つの式／新たなローレンツ変換が与える２つの式
  6. 光の伝播に伴う相対論的不変量と４次元時空
  光のヌル伝播／アインシュタインの定義との相異／新ローレンツ変換が与える不変量／光の速度はなぜ不変量を成すか？／光測量による測定値の客観性／数学的取扱い上の架空の４次元時空の設定／４元速度及び運動量／４元ベクトル　／４元速度ベクトル／４元運動量ベクトル　／４元運動方程式／相対論的エネルギー保存式
  7．相対論的運動法則
  相対性原理の下に成立する相対論的力学／従来のニュートンの運動法則／静止物体の運動法則（静止物体の速度獲得法則）／観測者に対して一定速度で運動する物体の相対論的運動法則
  8．相対論的力学
  相対論的慣性質量及び運動量／相対論的速度合成則／相対論的エネルギーの定義
  9．相対論的電磁気学
  マクスウェルの電磁場理論／光の赤方偏移（redshift／ブラッドレーの光行差／光の速さが一定値となって観測される理由
  10．重力場における相対性論
  数学的取扱いの便宜上設定される架空の４次元時空／電磁波的な重力の作用の発見／ニュートンの運動方程式から測地線方程式へ／アインシュタインのテンソル／エネルギー・運動量テンソルの定義とその微分／アインシュタインの重力方程式／シヴァルツシルトの解
  　　
  第V部　演習　新相対性理論
  1.　基本物理量と基本公式
  物理量／新特殊相対性理論における時間及び座標の定義／新一般相対性理論における時間及び座標の定義／基本公式／1)特殊相対性理論の基本的公式／2)一般相対性理論の基本的公式／3)近似公式
  2.　質量の周りに静止している観測者の測る時間及び空間長
  異なる高さに静置された原子時間の時間及び振動数／東京スカイツリーでの実験／距離計測に及ぼす重力の影響／チェサピーク湾上空での実験／GPS衛星搭載の原子時計の振動数及び時間の変化／HafeleとKeatingの実験／重力場における半径方向の距離の光測量
  3．重力の作用下での物体の運動
  特殊相対性理論における慣性運動を規定する相対論的法則／重力が作用する場合の一般相対性理論における相対論的支配法則／角運動量の保存／重力場で半径方向に運動する運動系の運動方程式／1)無限遠で初速度ゼロの場合の運動／2)初速度を持つ場合／3)重力場に静止している観測者の測定する運動方程式／4)重力場で測定される運動エネルギー／5)重力の作用しない座標系から見た場合のエネルギー／重力場に静止している観測者が投じる物体の運動
  4．角運動量を伴う運動
  計測される時間及び距離の定義／人工衛星の周回軌道上の振る舞い／重力場で静止している観測者によって打ち上げられた人工衛星の挙動追跡／運動エネルギー・位置エネルギー・全エネルギー／ニュートン力学による有効ポテンシャルの復習／計算例1　（人工衛星の質量引力からの脱出の可否）／計算例２　（人工衛星の打ち上げ）／計算例3　（人工衛星の周回周期)　／人工衛星の安定な軌道の検討／安定的な円軌道上の人工衛星の速さと最小半径／安定軌道のニュートン解と一般相対性理論の比較／不安定軌道上の人工衛星の速さ／ケプラーの第三法則／彗星の近日点移動／計算例4　（彗星の近日点の移動量）
  ５．光の伝播に及ぼす質量の影響
  光及び重力波の伝播／質量Mの周りを伝播する光 衝突パラメータbの定義／光の伝播の軌跡／基準座標系の時間及び距離で計測する光の伝播／有効ポテンシャルを用いた光の伝播予測／重力による光の彎曲／計算例１（質量による光の彎曲）／一般相対性理論による彎曲角度／計算例２（太陽の質量による光伝播の遅れ）
  
  おわりに

• 出版社からのコメント

  アインシュタインの相対性理論に関するパラドックスについて、そして構築過程を問い続けたこれまでの科学的常識に挑む一冊

• 内容紹介

  中学・高校程度の数学による手計算で実体験する新相対性理論。
  原子時計の遅れ、彗星の近日点移動、衛星軌道追跡、ブラックホール、タイムマシン…の物理に迫る。
  
  人々はかつて絶対静止空間の存在を想像した。マイケルソンとモーリーは、光速度の変化の測定でその実証が可能と考えた。実験結果は、予想に反するものとなった。フィツジェラルドやローレンツ、そしてポアンカレらは、時間と長さの短縮説を唱えた。そして、ガリレイ変換に代わるローレンツ変換が生まれた。
  アインシュタインは、『相対性原理』を導入し、絶対静止空間の探究を物理学に不要なものとした。また、『光速度不変の原理』を導入し、光速度は元来不変であるとした。これによって、相対論的時間及び長さの概念が定義された。物理学実験の数々は、アインシュタインの相対性理論の正しさを実証するものであった。しかし、各種のパラドックスの存在を指摘され続けてきた。
  ここに、アインシュタインの相対性理論の誤りが正される。新たな相対性理論は、ガリレイ変換を相対性理論構築の基盤として位置付け、不変的な時間と長さの概念を再び物理学に位置付ける。新たな相対性理論は、相対性原理を満たし、パラドックスの類が派生する隙を与えない。アインシュタインが想像した歪んだ４次元の時空は、数学的な取り扱いの便宜上導入される単なる架空の４次元時空となった。

• 著者について

  仲座　栄三 (ナカザ　エイゾウ)
  1958年　 宮古島に生まれる
  2005年　 流体の支配方程式を修正する
  弾性体の支配方程式を修正する
  2014年 相対性理論構築の基盤としてガリレイ変換を位置付ける.
  　　　　 ローレンツ変換を相対論的電磁気学の基礎として位置付ける
  現在に至る
  著書：『物質の変形と運動の理論』（2005）,『新・弾性理論』（2010）,
  『相対原理に拠る相対性理論』（2011),『新・相対性理論』（2015）

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