グラフで見るローレンツ変換６
光の速度は観測者によらず一定であるという光速度不変の原理は、相対性理論の基礎をなしています。*1しかし速度は一定ではあるものの、静止時と移動時では移動する距離は変わってしまうというのは、あまり知られていない気がします。
宇宙船の出発地点からの光１と５光離れた場所から逆方向に進む光２を考えます。
この２つの光の移動をグラフで表します。
時間が０から５に変化するときに、光１は０から５に進み、光２は５から０に進みます。時間の単位は秒で、距離の単位は光秒なので、どちらも５秒で５光秒すすんでいます。速度はもちろん同じで、移動する距離も同じです。
これが宇宙船視点でのローレンツ変換後だとこうなってしまいます。
ぱっと見ただけで２つの光をあらわしている線の長さが違うことがわかります。速度である線の傾きは変わっていませんが、線の長さは変わっています。
光１は２．８９秒で２．８９光秒進み、
光２は８．６６秒で８．６６光秒進みます。
静止状態からみるとどちらの光も５秒で５光秒進んでいたので、それが変化してしまっていることになります。ローレンツ変換で変化しないのは光の速度だけで、時間や距離は変わってしまうのです。
光速度不変の原理は観測者の速度によらず成り立つが、光の移動距離は観測者によって変わる。
