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ローレンツ収縮についての質問です catbirdttさんによると、 ローレンツ収縮と...

mek********さん

2016/11/1100:44:51

ローレンツ収縮についての質問です

catbirdttさんによると、
ローレンツ収縮とは原子が高速で移動すると電子が回転しにくくなるから起こるようです。

また、これにより電子軌道は楕円(移動方向に縮む)になるようです。

ここで、電子軌道が変わるということは結晶構造が変わることになり、物性が変わると思われます。
なので、物性は変わるのか?と質問したところ、catbirdttさんは
『高速で移動する系でも物性は同じです。』
といっていました。

ここで私は、結晶構造が変わるのになぜ物性は変わらないのか?と質問したところ
『増々、訳が分からなくなってきました。』
といって説明してもらえなくなりました。

誰か、結晶構造が変わるのに物性が変わらない理由を教えてください。

http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1016659552...

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ベストアンサーに選ばれた回答

月桂樹さん

2016/11/1221:47:06

mekomoekonさんよ、早う「ローレンツ収縮する仕組み」を教えちゃれえや。

あんた知らんこたあねえんじゃろう。それから、議論すりゃあええがな。

質問した人からのコメント

2016/11/17 11:34:00

まともの回答者がいないので、
バカな回答者の晒しあげになってしまい申し訳ないです。w

ベストアンサー以外の回答

1〜1件/1件中

優勝旗さん

2016/11/1100:53:39

光速で移動する系では、物質の反応速度が遅くなり、物質は収縮します。ですから、ローレンツ変換のとおり時間と空間の座標が変化し、光速度が不変となるため、物理法則は同じとなります。
この様に、ローレンツ変換すれば、高速移動する系でも物理法則は同じになります。
貴方のご質問の趣旨を、数式を示してご自身の言葉で説明下さい。

では、貴方の参考のために、ローレンツ変換とローレンツ収縮について説明しておきます。参考になさってください。

V㎞/秒で移動すると、空間と時間の座標が次の「ローレンツ変換」のとおり変化します。
①x’=(x-Vt)/√(1-V^2/C^2)
②y’= y
③z’= z
④t’= (t-Vx/C^2) / √(1-V^2/C^2)

高速移動する物質は、「動き難く」なり、また「ローレンツ収縮」します。
物質は、光速に近づくほど動かし難くなります。したがって、高速移動する時計は遅れます。

次に「ローレンツ収縮」です。V㎞/秒で移動すると、物質は横方向へ√(1-V^2/C^2)倍収縮します。これを「ローレンツ収縮」と言います。電子は、原子核の周りを高速で回転し、その遠心力と原子核に引き付けられる電磁力の釣り合う一定距離を保っています。原子が高速移動すると、電子は回転し難くなり遠心力は弱まり電子は原子核の電磁気力に引き付けられ、原子自体が横方向へローレンツ収縮します。

この様に、V慣性系では、物質である定規が√(1-V^2/C^2)倍「ローレンツ収縮」する為、距離は逆に1/√(1-V^2/C^2)倍長く測定されます。また、その間に観測者自身がVt㎞移動しているので、その分距離は短く測定されます。上下左右方向(縦方向)には変化はありません。従って、これを方程式で表わすと
①x’=(x-Vt)/√(1-V^2/C^2)
②y’=y
③z’=z
です。


光の座標を便宜上平面で、P(x,y,z)=(Ct*cosθ,Ct*sinθ,0)とします。光は、原点Oを発してt秒後にPの位置に到達します。光が移動した時間はt秒です。光の移動した距離は、√(x^2,y^2,z^2)=√{(Ct*cosθ)^2+(Ct*sinθ)^2+0^2}=Ct㎞です。従って、静止者が見た光の速度は、Ct㎞÷t秒=C㎞/秒です。
今度は、V㎞/秒で移動する観測者Aが同じ光を見ると、その速度は幾らと観測されるか、時間と空間の座標の変換式①②③⑤を使って計算します。
V慣性系で光の進んだ距離√(x’^2+y’^2+z’^2)=√{((t-Vx/C^2) / √(1-V^2/C^2))^2+( Ct*sinθ)^2+0^2}=(C-Vcosθ)t/√(1-V^2/C^2)㎞

光速度が不変となるためには、
光の移動時間⑦t’=(C-Vcosθ)t/C√(1-V^2/C^2)
でなければなりません。これで
V慣性系における光の速度=(C-Vcosθ)t/√(1-V^2/C^2)㎞÷(C-Vcosθ)t/C√(1-V^2/C^2)=C㎞/秒
と片道でも光速度不変となります。

光のX軸の座標x=Ct*cosθなので、cosθ=x/Ctです。これを⑦に代入すると
⑦t’=(C-Vcosθ)t/C√(1-V^2/C^2)= (C-Vx/Ct)t/C√(1-V^2/C^2)=④ (t-Vx/C^2) / √(1-V^2/C^2)
です。まとめると
①x’=(x-Vt)/√(1-V^2/C^2)
②y’=y
③z’=z
④t’= (t-Vx/C^2) / √(1-V^2/C^2)
と「ローレンツ変換」となります。

詳細は、下記のホームページを参照下さい。
http://www.geocities.jp/labyrinth125064/rorenntuhennkannnosinnnoimi...

「ローレンツ収縮」とは、v㎞/秒で移動する物質が、実際に進行方向(横方向)に√(1-V^2/C^2)倍収縮することです。下左右方向(縦方向)には変化ありません。

これは、マイケルソンとモーリー(以下MMと称します)の実験結果を説明するものとして、ローレンツにより提唱されました。
MMは、地球の進行方向(横方向)と上下左右方向(縦方向)に、鏡を使い光を片道11m往復させました。
地球の速度をv㎞/秒とすると、何も変化がなければ、横方向に往復した光①は22/(1-V^2/C^2)m・縦方向に往復した光②は22/√(1-V^2/C^2)mの距離を進みます。(詳細は下記のホームページを参照下さい)。ですから、光①と光②は同時には戻らない筈でした。

しかし、実験の結果光①と光②は同時に戻りました。
そこで、ローレンツは物質はエーテルに押されて横方向に実際に√(1-V^2/C^2)倍収縮すると考えました。そうすれば、MM装置自体が横方向に√(1-V^2/C^2)倍収縮するので
横方向の光①の往復距離=22√(1-V^2/C^2)/(1-V^2/C^2)m=22/√(1-V^2/C^2)m
縦方向の光②の往復距離=22/√(1-V^2/C^2)m
となり、光①と光②は同時に戻ることが出来ます。
しかし、幾らエーテルを探しても発見出来ず、「ローレンツ収縮」は証明されませんでした。

しかし、高速で移動する粒子は加速し難くなります。粒子は光速に近づく程動き難くなります。これは加速器の実験で実証済みです。
原子が高速移動すると、電子が動き難くなり回転速度が落ち遠心力が弱まるために原子核の電磁気力に引かれてより近い軌道を回ります。この仕組みにより高速移動する物質は収縮します。
ですから、高速移動する物質はエーテルに押されて収縮するのではなく、電子が動き難くなる為「ローレンツ収縮」するのです。

アインシュタイン博士も、高速移動する物質が「ローレンツ収縮」すると考えることは、妥当な解決策であると述べられています。

質問者さん、この様に高速移動する物質は実際に「ローレンツ収縮」するのです。ただ収縮して見えるだけで実際には収縮していないのであれば、横方向に往復した光①は実際には22/(1-V^2/C^2)m進んでいるので、光①と光②は同時には戻れません。

この様に、v㎞/秒で移動する定規が「ローレンツ収縮」するので、進行方向(X軸方向)の距離は1/√(1-V^2/C^2)倍長く測定されます。その間、観測者自身がv㎞移動しているので、vt㎞距離は短く測定されます。従って、X軸方向(横方向)の距離は
③x'=(x-vt)/√(1-V^2/C^2)
と変換されます。Y軸Z軸方向(縦方向)では変化ありません。従って
④y'=y
⑤z'=z
です。

ここで、光の座標を便宜上平面で、P(x,y,z)=(Ct*cosθ,Ct*sinθ,0)とします。光は、原点Oを発してt秒後にPの位置に到達します。光が移動した時間はt秒です。光の移動した距離は、√(x^2,y^2,z^2)=√{( Ct*cosθ)^2+( Ct*sinθ)^2+0^2}=Ct㎞です。従って、静止者が見た光の速度は、Ct㎞÷t秒=C㎞/秒です。

今度は、V㎞/秒で移動する観測者Aが同じ光を見ると、その速度は幾らと観測されるか、時間と空間の座標の変換式③④⑤を使って計算します。
V慣性系で光の進んだ距離√(x'^2+y'^2+z'^2)=√{((t-Vx/C^2) / √(1-V^2/C^2))^2+( Ct*sinθ)^2+0^2}=(C-Vcosθ)t/√(1-V^2/C^2)㎞
です。

光速度不変となるためには、時間の変換式は
⑥t'=(C-Vcosθ)t/C√(1-V^2/C^2)
でなければなりません。これで
V慣性系における光の速度=(C-Vcosθ)t/√(1-V^2/C^2)㎞÷(C-Vcosθ)t/C√(1-V^2/C^2)=C㎞/秒
と光速度不変となります。

光のX軸の座標x=Ct*cosθなので、cosθ=x/Ctです。これを⑥に代入すると
⑥t'=(C-Vcosθ)t/C√(1-V^2/C^2)= (C-Vx/Ct)t/C√(1-V^2/C^2)=④ (t-Vx/C^2) / √(1-V^2/C^2)
です。

③④⑤⑥をまとめると
③x'=(x-v)/√(1-V^2/C^2)
④y'=y
⑤z'=z
⑥t'= (t-Vx/C^2) / √(1-V^2/C^2)
と「ローレンツ変換」が導かれます。

詳細は、下記のホームページを参照下さい。
http://www.geocities.jp/labyrinth125064/rorenntuhennkannnomitibikik...
http://www42.tok2.com/home/catbird/unndousiteirubounokyodou.html

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