[論文レビュー] The Physics Surrounding the Michelson-Morley Experiment and a New Æther Theory

Israel Pérez|arXiv (Cornell University)|Apr 5, 2010

Relativity and Gravitational Theory被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、ハイゲンスの原理と可動鏡における光の反射に基づく角速度効果を導入することで、マイケルソン＝モーリー実験を再評価し、ゼロ効果がエーテルの存在を排除するのではなく、マクスウェルの電磁力学とガリレイ変換の根本的不整合性を露呈すると主張する。Tangherlini変換に基づく新しいエーテル理論（NET）を提唱し、光の二往復速度のみが一定であることを示し、エーテルが暗黒物質、宇宙背景放射、真空凝縮体と物理的に関連している可能性を示唆する。

ABSTRACT

From the customary view the Michelson-Morley experiment is used to expose the failure of the aether theory. The key point in this experiment is the \emph{fringe shift} of the interference pattern. Regularly, the fringe shift calculations are only presented from the perspective of the inertial frame where the one-way speed of light is anisotropic which gives a partial vision of the problem. In a spirit of revision of these facts we have meticulously analyzed the physics behind them. As a result, an angular effect which is based on Huyghens principle and plays a fundamental role in the reflection of light waves at moving mirrors is incorporated. Moreover, under the assumption of a null result in the experiment, on the one hand, the fringe shift conditions demand actual relativistic effects; on the other, it is confirmed that Maxwell's electrodynamics and Galilean relativity are incompatible formulations. From these two points at least three inertial theories follow: (1) the special theory of relativity (SR), (2) a new aether theory (NET) based on the Tangherlini transformations and (3) emission theories based on Ritz' modification of electrodynamics. A brief review of their physical content is presented and the problem of the aether detection as well as the propagation of light, within the context of SR and the NET, are discussed. Despite the overwhelming amount of evidences that apparently favors SR we claim that there are no strong reasons to refuse the aether which conceived as a continuous material medium, still stands up as a physical reality and could be physically associated with dark matter, the cosmic background radiation and the vacuum condensates of particle physics.

研究の動機と目的

• 標準相対論的解釈を超えて、マイケルソン＝モーリー実験の背後にある物理的メカニズムを、見過ごされた波動ダイナミクスに焦点を当てて再表現すること。
• ゼロ効果がエーテルの存在を否定するという一般的な見解に反論し、代わりにマクスウェルの電磁力学とガリレイ相対性原理との根本的不整合を露呈すると主張すること。
• Tangherlini変換に基づく新しいエーテル理論（NET）を提唱し、物理的エーテルを物質的媒体として保つ特別相対性理論の代替案を提供すること。
• エーテルが物理的に現実的であり、暗黒物質、宇宙背景放射、および量子真空凝縮体と関連している可能性を検討すること。
• クリストフの波動力学フレームワークにインspiredして、物質と場を連続的物質媒体内の励起状態としてモデル化することで、重力的、電磁的、量子的現象を統一すること。

提案手法

• 可動鏡における反射の波フロントをモデル化する際、ハイゲンスの原理を適用し、縞ずれ計算に影響を与える角速度効果を導入する。
• 複数の慣性系からマイケルソン＝モーリー実験を分析し、光の二往復速度のみが不変であるのではなく、片道速度はそうではないことを強調する。
• Tangherlini変換フレームワークを用いて、ローレンツ対称性を保ちつつ優先座標系を許容する新しいエーテル理論（NET）を構築する。
• 発射理論（例：リッツの理論）をレビューし、特殊相対性理論およびNETと比較し、ゼロ効果と物理的に整合する点を強調する。
• クリストフの波動力学からの知見を統合し、電磁波が物質連続体内のせん断波であるとし、長さ収縮と時間の遅れを物質の物理的変形として説明する。
• 粒子がエーテル連続体内の位相パターン（ソリトン）であり、運動方向にローレンツ因子に従って収縮すると提案する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準的なマイケルソン＝モーリー実験の分析が、可動鏡における反射の際の角速度効果をなぜ無視してきたのか？
• RQ2 相対性理論の原則に反することなく、物理的エーテルを維持しつつ、マイケルソン＝モーリー実験のゼロ効果を説明できるか？
• RQ3 光の二往復速度のみが一定であるという仮定の物理的結果は何か？ そして、相対論的効果の解釈にどのように影響を与えるか？
• RQ4 特別相対性理論の代替として、物理的エーテルを保ちつつ、同じ実験的結果を説明できる理論は存在するか？
• RQ5 統一的場の理論的枠組みを通じて、エーテルを暗黒物質、宇宙背景放射、および量子真空ゆらぎと物理的に関連付けることは可能か？

主な発見

• 可動鏡における反射の際、ハイゲンスの原理に起因する角速度効果が、縞ずれ計算において根本的な役割を果たしており、従来の解析では無視されていた。
• マイケルソン＝モーリー実験のゼロ効果はエーテルの存在を否定するのではなく、マクスウェルの電磁力学とガリレイ相対性原理との根本的不整合を露呈する。
• ゼロ効果から三つの一貫した慣性系理論が導かれる：特殊相対性理論、Tangherlini変換に基づく新しいエーテル理論（NET）、およびリッツの電磁力学に基づく発射理論。
• 光の二往復速度はすべての慣性系で一定であるが、片道速度は異方的であり、物理的エーテル媒体の存在と整合的である。
• 連続的物質媒体としてのエーテルは、暗黒物質、宇宙背景放射、および真空凝縮体と物理的に関連づけることができ、これら現象の統一的物理的基盤を提供する。
• 長さ収縮と時間の遅れは純粋に幾何的効果ではなく、運動する物質の物理的変形に起因する。これは、エーテル連続体内の位相パターン（ソリトン）がローレンツ因子に従って収縮することによって説明される。