特殊相対論、ホーキング放射、ダークマター、ブラックホールなど

・時間について特殊相対論からの考察
・プランクスケールの原始ブラックホールがダークマターの正体であるという主張
 

閑話休題・「横ドップラー効果」は大学教授でも間違える?

2023-06-20 02:52:19 | 日記

光のドップラー効果: https://archive.md/LM4Gn :のページに横ドップラー効果についての記載があります。

最初に出てくるのは「光源が静止していて観測者 B がその横を速度Vで通り過ぎる」と言う場合の説明です。

そうして記事では

『光源に対する観測者 B の相対速度はこの瞬間ゼロ(すなわち光源に向かうあるいは離れる速度成分はゼロ)であるが,振動数の変化が起こる。特殊相対論特有のこの現象は特に「横ドップラー効果」と呼ばれる。』

と説明され

「観測される周波数」=「光源の周波数」*sqrt(1-V^2)

となり、つまり

「観測される周波数は光源の周波数よりも小さくなる」=赤方偏移がおきる

となっています。

 

次に出てくる横ドップラー効果の説明では「静止している観測者 A の横を光源が速度Vで通り過ぎる」と言う場合の説明です。

この場合の説明でも

『観測者 A  に対する光源の相対速度はこの瞬間ゼロ(すなわち,観測者へ向かうあるいは離れる速度成分はゼロ)であるが,振動数の変化が起こる。特殊相対論特有のこの現象は特に「横ドップラー効果」と呼ばれる。』

とされ

「観測される周波数」=「光源の周波数」*sqrt(1-V^2)

となり、つまり

「観測される周波数は光源の周波数よりも小さくなる」=赤方偏移がおきる

となっています。

 

結論としてこの筆者は「横ドップラー効果では光源が動いていても観測者が動いていてもいずれの場合も観測される光の波長は伸びる=赤方偏移がおきる」と主張している事になります。

 

さてここで英語版のういき「相対論的ドップラー効果」: https://archive.md/N21ga :
https://en-m-wikipedia-org.translate.goog/wiki/Relativistic_Doppler_effect?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=ja&_x_tr_hl=ja&_x_tr_pto=sc

を参照します。

『一つの物体がもう一つの物体の周りを円運動している場合

図5は、このシナリオの2つのバリエーションを示しています。どちらのバリエーションも、簡単な時間遅れの議論を用いて分析することができます。(訳注1)

図5aは、図2bで説明されているシナリオと本質的に同等であり、受信者は光源からの光をガンマ倍のブルーシフトされた状態として観測します。

図5bは、図3で説明されているシナリオと本質的に同等であり、光はレッドシフトされます。』

と説明があり、さらに図5の下のコメントでは

『図5は、2つのシナリオにおける横方向ドップラー効果を示しています。

(a) 受信者が光源を中心に円運動する場合、

(b)光源が受信者を中心に円運動する場合です。』

となっています。

そうして観測者が動いて光源が止まっている場合に観測者が青方偏移を観測する事はKündig (1963:クンディッヒ)によって確認されています。<--ういき「横ドップラー効果」の冒頭の説明にあります。以下、そこからの引用。

『一方、Kündig (1963) は、メスバウアー吸収体が中央のメスバウアーエミッターの周りで高速の円形経路で回転する実験について説明しました。[p 3]以下で説明するように、この実験的な配置により、クンディッヒによる青方偏移の測定が行われました。』

 

さてそうであれば記事を投稿された大学教授は「光源が静止していて観測者 B がその横を速度Vで通り過ぎる」と言う場合はKündig (1963:クンディッヒ)の実験結果に基づいて「観測者は青方偏移を観測する」と説明しなくてはならないはずです。

しかしながらこの先生は「いずれの場合も観測者は赤方偏移を観測する」とされています。

その主張はKündig (1963:クンディッヒ)の実験結果を無視している様にみえるのですが、さて皆さんはどのように思われますか?

 

訳注1:「円運動の中心にある慣性系の時間の進み方に対して、その周りを円運動する物体の時間は遅れる」という特殊相対論の結論そのものの事です。

そうしてその現象は円運動するものが光源であろうと観測者であろうと同じように時間は遅れる、そうであれば「観測者の時間が遅れた場合は観測者は光源からの黄色の光が青色方向にずれる事を観測する=光源の時間が早く進む事を観測する」のです。

 

PS:相対論・ダークマターの事など 記事一覧

https://archive.md/JXbLz