エーテルの存在と光速度の変化
エーテルとは光（電磁波）の媒質として考えられた、空想上の物質的存在である。
その物理的詳細は不明であるが、アインシュタイン以前の物理学者はその存在を信
じていた。マイケルソンとモーリーはその存在を証明するために生涯をかけた。と
ころがエーテルの性質を発見しようとする試みはすべて失敗していた。存在すら確
かめることはできなかった。
そこでアインシュタインは次のように記して、エーテルなる存在を抹殺した。
以下「初期の観念から相対性理論及び量子論への思想の発展」 アインシュタイン
・インフェルト著、日本語訳「物理学はいかに創られたか」石原純訳 岩波新書
より。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
「・・・かような苦しい経験を嘗めた以上、今こそエーテルなるものを全く抹殺し
て、もはやその名を決して記すことのないようにする時なのであります。私たちは
その代わりに、空間が波動を伝播する物理的性質を持っていると、言えばよいので
す。そうすれば、いま用いまいと決断した言葉を少しも使わなくてもすむのです。」
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
そして、
１ 真空中での光の速度は、いつもその基準の値をもっていて、光源
やそれを受け取るものの運動に関係しません。
２ 互いに相対的に一様に動いている二つの座標系では、すべての自
然法則は精密に同じであって、従ってそこには絶対的な一様の運
動を差別するためのどんな方法もありません。
なるなる事柄を認めた。しかし、
３ 位置と速度は古典的変換によって、一つの慣性系から他の慣性系
へ変換せられます。
なる法則は排除せざるをえなかった。そのかわりに、１を少し変えて、
１ 真空中での光の速度は互いに相対的に一様に動いているすべて
の座標系において同一であります。
そして ３ の代わりに
３’ 位置と速度はローレンツ変換によって、一つの慣性系から他の
慣性系に変換せられます。
とした。これはエーテルの存在を確認しようとしたマイケルソン・モーリーの実験
の失敗（いやエーテルの存在を否定した実験結果）に理論を合わせるためである。
即ち、光速とは「不変」なだけではなくて、「普遍」と仮定したのである。これは
我々にとって、様々な疑問やパラドックスを生んでいる。即ち、時刻の同一性の崩
壊。ある慣性系において同一時刻に起こったことでも、他の慣性系では同一時刻で
はない。これは因果の法則自体に反する。母親の生まれる前に彼女の息子が存在す
るなんてことになる。
---------------------追加 ８／８ ２０００年 ---------------------
「アインシュタインの相対論で因果律が破られるというのは明らかな誤りである。」
というご指摘を頂きました。
名古屋大学大学院理学研究科P研究室D3
別所直樹
bessho@plab.phys.nagoya-u.ac.jp さんからです。
確かにローレンツ変換でどのように計算しても「母親の生まれる前に彼女の息子が
存在する」ことが観測されることはありませんでした。訂正致します。
これは「光速Cよりも早い情報伝達は存在しない」という相対論の前提から導かれま
す。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
また「相対的に運動している慣性系では、相対的に時間が遅れる。」なる現象が発
生する。双子兄弟の兄が宇宙船で旅行してきたら弟の方が歳老いているわけである
が、運動とは相対的であるから、兄から見れば、地球という宇宙船で高速で宇宙旅
行をしてきたのは弟の方で、兄の方が静止していたのであり兄（自分）の方が歳老
いていなければならない筈である。これは明らかに矛盾する。（これを双子のパラ
ドックスと呼ぶ。）
このようなことは「見える・思える」だけであり実際には起こる筈はない。従っ
て光速度の普遍性とは実際にはありえないことであると結論せざるを得ない。フィ
ルムやビデオテープを逆再生すれば事象は過去に向かって映る。しかし、これはそ
のように見えるだけであり、実際にこのような現象が現実に起こることなどは有り
得ないのである。
（ここが相対性理論信者と私の違いである。私にはそのようなことは信じられない、
そして、有り得ないことだと断言する。相対性理論信者は理論上の出来事と実際の
物理現象を混同する。マイナスのお金は考えられる。借用証書のように実際にまね
て創ることもできる。しかし、日本銀行発行のマイナス１万円札などは現実には存
在しない。もし日銀がマイナス１万円札を発行したとしたら、それを受け取った人
は誰でもすぐに燃やしてしまうだろう。貨幣とはだれもみなさない。貨幣の用は始
めから果たせない代物である。）
アインシュタインは何故、光速の「不変」を「普遍」とせざるを得なかったのであ
ろうか。勿論マイケルソン・モーリーの実験結果を受け入れたからである。もしア
インシュタインが仮定せ（信じ）ざるをえなかった光速の普遍性を認めないとした
ら、マイケルソン・モーリーの実験結果はどのように解釈したら良いのだろうか。
次のような可能性を考えることができる。１の可能性を私は確かめようがないが、
可能性は少ないと思う。マイケルソンの理論自体には誤りは見つけられない。
１ マイケルソン・モーリー達の実験は誤りであった。その他大勢の科
学者達の同様な実験も同じように誤りであった。実際はエーテルは
存在し、エーテルの風は地球上に存在するのに、実験の不備により
検出できなかっただけの話である。「エーテルの風を検出できなか
った。」なる実験結果とは、「エーテルの風があるのかないのかは
わからなかった。」 という意味であり、「エーテルの風は無かっ
た。」なる結論を導くことはできない。
２ エーテルは存在し光速度も不変ではあっても総ての慣性系で普遍で
はない。重力場にあるエーテルは重力場にとらわれて移動している。
即ち地球表面に存在するエーテルは地球と供に太陽を回っているの
で、地球の表面ではエーテルは静止しているように見える。マイケ
ルソン・モーリーの実験でエーテルの風が検出できる筈はない。地
球が動いていても自転していても、地球上で常に強風が吹いている
わけではない。（地球が自転しているのならば地球上は４６０メー
トル／秒の強風が常に吹いている筈であるという理屈がかつてあっ
た。）
又はエーテルは大気（空気）の影響を受けて地球と伴に移動してい
るのかもしれない。
光速度普遍の法則は必ずしも必要無い。光速度が近似的に普遍とし
ても多くの場合かまわないだけである。またそのような仮説で議論
を進めることが有効であるというだけの話である。神の存在とその
万能を仮定して自然や人間社会を見かけ上は矛盾無く説明しようと
する試みと同じである。
（即ち、これがＭＡＳＡの新相対性原理）
地球上のエーテルの総てが地球の重力に影響されて地球と伴に太陽
の周りを回っているわけではないかもしれない。太陽の引力下にあ
るエーテルは地球上でエーテルの風を僅かながらおこしているかも
しれない。
マイケルソン・モーリーの実験は１８８７年に行われ、予想された
変位の１／４０程度しかエーテルの風を確認できなかった。
１９２１年と１９２５年、ミラー・Ｄ・Ｃはカリフォルニア州の海
抜１８００メートルの地点で、マイケルソン・モーリー形式の実験
を数千回行って、地球の公転速度３０キロメートル／秒に対して９
キロメートル／秒の効果が存在する（即ち約１／３の変位が存在す
る。）という結論に達したが、実験上の誤りと評価された。
海抜５０００メートルで同様な実験を行えばどのような結果が得ら
れるだろうか。海抜５０００メートルでは空気は平地の１／２であ
る。重力は９９８／１０００程度だろうか。
なお、ＭＡＳＡによる ２ の可能性を、アインシュタインは始めに考慮している。
アインシュタインは十分な検討の結果、それを破棄したのである。ところが私から
見ると、見事に自然から、自然の盲点を突かれているのである。アインシュタイン
がキリスト教文明の人間で、エーテルを絶対静止系と見なす束縛から逃れられなか
ったため、そのような不動のエーテルによる絶対静止系の存在を心の奥底では前提
とした世界観を持っていたため、このような盲点（死角）が生じたのだろうか。
少し長いが、アインシュタインのこの部分の説明を引用しよう。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
・・・・このような結論はすべて、動いている座標系がエーテルを一緒に運び、か
つ力学的の変換法則がそこに成り立つという仮定から出てくるのです。もしそうで
あるなら、光と音の間には完全な類推があるのです。
ところがこのような結論が正しいという証拠はどこにもありません。それどころ
反対に、これらを証明しようとして企てられた観測はいずれも却ってこれと矛盾す
るのです。実は、光の速度がすばらしく大きいので、直接には技術的な困難が出て
きますから、むしろ間接な実験で行われたのでありますけれど、それにしてもこの
判断の明瞭さについては、何の疑いもないのです。光源が動いていても、また動か
なくても、またどんな運動をしていても、それには関係なく、光の速度はあらゆる
座標系においていつも同じであります。
この大切な結論が引き出されて来るたくさんの実験について詳細に述べているわ
けにはいきません。しかしごく簡単なある議論を用いさえすれば、光の速度が光源
の運動に関係しないことを証明するには足りないまでも、この事実をなるほどと思
わせ、理解できるようにすることはできます。
私たちの太陽系のなかでは、地球と他の惑星とが太陽の周りを動いています。こ
のような惑星系が他にも存在しているかどうかを私たちは知りません。それにして
も宇宙にはよほど多くの二重星があるので、これはそれらの重力の中心と呼ばれて
いる一点の周りに動いている二つの星から成り立っています。これらの二重星の運
動を観測すると、ニュートンの万有引力の法則の成り立つことがよくわかります。
そこで光の速さが発光体の速度に関係すると考えてみます。そうすると、星から出
る光線を使者と見たところで、この使者は発光体が発せられる瞬時の星の速度に応
じて、早く走るか、または遅く走ることになります。この場合には全体の運動は混
乱してしまって、従って、遠方の二重星の場合にでもなると、そこで果たして私た
ちの太陽系におけると同じ万有引力の法則が成り立つかどうかを確かめることは到
底不可能になるでしょう。
ごく簡単な思考に基づくもう一つ別の実験を考えて見ましょう。非常に早く回転
している車輪があるとします。上の仮定によると、エーテルはその運動によって共
に運ばれ、これに参加することになります。そこで車輪の近傍を通り過ぎる光波は
、車輪が静止しているときと、運動している時とでは速さを異にするでしょう。静
止しているエーテルの中での光の速度は、車輪の運動で早く引きずり回されている
エーテルの中での速度とは異なるに相違ないのです。それはあたかも音波の音速が
、静寂な日と風のある日とでは異なっているのと同様です。ところがこのような差
異は決して見つけ出されないのです。どんな角度から私たちがこの問題に近づくと
しても、またどんな決定的な実験を工夫して見るとしても、いつもエーテルが運動
によって運ばれるという仮定とは反対な判定が与えられるのです。このようにして
、否、もっと詳細な専門的な議論を行った上で、それに支持される私たちの考察の
結果は次の如くなるのです。
光の速度は光源の運動に関係しません。
運動する物体が周囲のエーテルを一緒に運ぶと仮定してはなりません。
そこで、私たちは音波と光波の間の類推を見捨てて、第二の可能性に移らなくて
はならないことになります。すなわちすべての物体はエーテルを通って動くのにも
拘らず、エーテルはその運動にはまるで無関係であるというのです。このことは、
エーテルの海の中にはそれに対して静止している座標系もあり、またそれに対して
運動している座標系も考えられることを意味するわけです・・・・・。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
付け加えますと、
光行差は天文学では早くから知られていた現象で、エーテルが地球と伴に動いてい
ない証拠とされますが、同時にこれはエーテルが存在する証拠にもなります。また
光行差の現象とはエーテルが地球と伴に動いていても説明できます。
ところがこのような絶対座標系はマイケルソン・モーリーの実験により否定され
ます。そこでアインシュタインは光速度の普遍性を仮定した（信じた）のでした。
この文章からアインシュタインが光速度の普遍性と不変性を混同してしまっている
ことも読み取れます。またエーテルの性格が全くわからないのにも拘らず、「運動
する物体はエーテルを一緒に運ぶことはない。」という誤った結論を出してしまっ
ていることがわかります。我々はエーテルの性格をまったく知らないのです。エー
テルが運動によって運ばれることを知るための実験などありえないのです。どのよ
うな実験を行っても「エーテルが物体の運動によって運ばれるか否かはわかりませ
んでした。」なる結論しか出せない筈だったのです。
なお、音速は、同じ温度・気圧の空気中では、音波の発信源のどのような運動にも
拘らず、不変です。光速も同様な理由で、光源の運動に対して、不変です。これは
波動現象の特徴でアインシュタインの相対論とは関係ありません。音速だって音源
やその観測者のどのような運動に対しても「不変」なのです。その結果音波でも光
波でもドップラー効果という現象が生じます。多くの解説書でこれを混同していま
す。
また我々が観測する宇宙、即ち光の通ってくる道筋では、大部分が恒星の引力外で
すので、たとえ連星がエーテルを引きずっていて、その引きずっているエーテルの
範囲内で光速度が増加していても、それはごく僅かです。観測されることは無い程
度でしょう。しかしそのような予測を行いながら精密な観測が行われれば、理論値
よりも僅かに近く（遠く）見えるという現象が観測されるかもしれません。これは
アインシュタインの相対論では空間の収縮として説明されます。つまり光速度が普
遍（一定）として距離が速度により収縮したとして計算した結果と同一の結論が導
かれることでしょう。我々はエーテルについて何も知らないので、アインシュタイ
ンの相対性原理（エーテルを消去して考える）方が賢い理論と言えます。（その理
論の適用範囲（スコープ）さえ誤らなければアインシュタインの相対性原理の威力
は絶対です。） これは複雑な無数の方程式の中の「エーテル」の変数を、その値
は求めずに式の中で消去しておいて他の変数の値（解）を求めるのに似ています。
「エーテル」とは実在し実際にその値を持っていても、我々はその値を今のところ
必要としていないので、我々はそれを無視し抹殺しておいてもかまわない．．．。」
というのがアインシュタインの相対性理論であります。
エーテルの振る舞いによる光速度の変化は光を屈曲させるでしょう。大きな重力場
はその中のエーテルの性格を変化させていることでしょう。これを「光速の変化」
とは呼ばずに「空間の歪み」とか「時間の遅れ進み」と呼んでそのように扱っても
少しもかまいません。いや、そのように扱うことで秘術的に成功したのがアインシ
ュタインの理論です。私の新相対性理論とは、旧来の相対性理論を否定するもので
も、また旧来の相対性理論に矛盾するものではありません。私は多くの「アインシ
ュタインによる相対性理論」の否定者と同一の主張をしているわけではありません。
サイエンスへ
禁じられた果実へ