[論文レビュー] One-way speed of light?

J. Finkelstein|arXiv (Cornell University)|Nov 18, 2009

Experimental and Theoretical Physics Studies参考文献 2被引用数 10

ひとこと要約

この論文は、グリーヴズ、ロドリゲス、ルイス＝カマチョが光の一方通行速度を測定したという主張を批判し、彼らの実験が時計の同期に関する規約に暗黙的に依存していると主張する。コaxialケーブルの既知の遅延を用いることで、彼らは実際には往復時間（round-trip time）を測定しており、推定される一方通行速度はケーブル内での信号伝播速度が既知であると仮定することに依存する。その結果、一方通行速度の測定は絶対的ではなく、規約的（conventional）なものであると結論づける。

ABSTRACT

This is a comment on a paper by Greaves, Rodriguez, and Ruiz-Camacho [Am. J. Phys. 77, 894 (2009)] which reports a measurement of the one-way speed of light.

研究の動機と目的

• グリーヴズ、ロドリゲス、ルイス＝カマチョの実験が、時計同期の規約に依存せずに光の一方通行速度を測定しているかどうかを検討すること。
• 光の一方通行速度を定義する際の時計同期の役割を明確にし、規約的でない測定であるという主張に反論すること。
• コaxialケーブルの時間遅延が、同期の規約を仮定していることの証明により、直接的な一方通行測定という主張を揺るがすこと。
• リヒャルトの主張に従い、光の一方通行速度が規約的であるという見解を強化するため、実験に隠れた仮定を暴露すること。

提案手法

• レーザーから光がフォトセンサへ到達し、23.73 m のコaxialケーブルを介して信号が戻る実験設定を分析する。
• ケーブルが固定の79 ns 遅延をもたらすという主張が、両端の時計が同期されているという前提に依存することを検討する。
• 測定が本質的に往復時間の測定であり、一方通行時間の測定ではないと主張する。
• 推定される光の一方通行速度が、光の往復速度が既知であると仮定することに依存していることを示す。
• 時計同期の規約的主義の原則を用いて、実験の解釈が暗黙の同期規約に依存していることを証明する。
• すべてのタイミング測定がレーザー付近で行われるが、ケーブル遅延の仮定には遠く離れた時計の同期が必要であることを強調する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 光の一方通行速度は、時計同期の規約を仮定せずに測定可能か？
• RQ2 グリーヴズ、ロドリゲス、ルイス＝カマチョの実験は、一方通行速度測定の規約的性を回避しているか？
• RQ3 コaxialケーブルの既知の遅延が測定の解釈に果たす役割は何か？
• RQ4 ケーブル内での信号伝播速度の仮定が、一方通行速度の主張の妥当性にどのように影響するか？
• RQ5 測定された時間差は真に光の一方通行速度を反映しているのか、それとも仮定を含む往復時間にすぎないのか？

主な発見

• この実験は、同期の規約に依存せずに光の一方通行速度を測定しているわけではない。
• コaxialケーブル内の79 ns 遅延は、両端の時計が同期されている場合にのみ意味を持つ。その同期には規約が必要である。
• 測定は本質的に往復時間の測定であり、一方通行時間の測定ではない。
• 推定される光の一方通行速度は、ケーブル内での信号が光速で伝わると仮定することに依存しており、もしその一方通行速度が問題となっているのなら、これは循環的である。
• この実験の結果は、光の一方通行速度が同期規約なしでは一意に決定できないという規約的主義の見解と整合的である。
• したがって、相対性理論および規約的主義の標準的解釈に基づけば、光の一方通行速度の直接的測定という主張は根拠がない。