今日、筑波山にいきました。そこで思いもかけぬ光景を目の当たりにしました。自然界の残酷さをしらされました。子供たちとＢＢＱにきていたのですが、暑いので子供を抱いて沢歩きをしていました。ふと近くの川ふちをみると、なんと小さな赤い沢蟹が大きなムカデを食べているではありませんか！いや少なくとも沢蟹がムカデを食べているとみえたのです。しかし、すぐムカデは土の中ににげたのです。おや？と思いました。蟹がそんなに簡単にえさを手放すのだろうか。人が近づくぐらいではそんなことはしないのが普通です。わたしは子供のために沢蟹を捕まえようとしました。沢蟹はすばやいので私も抜かりなく近づきパッと手を出しました。ところが蟹は元気なくやすやすとつかまってしましました。おや？と思い蟹をよく見るとなんと腹に卵を持っているようでした。きいろいまるいものが見えたのです。ところが、そのうち1個がぽろりと落ちたのです。蟹の卵はそんなに簡単に親の腹から落ちたりはしません。するとどうでしょう！大半の卵はつぶれたりしてほとんど残っていなかったのです！わたしは初めてわかりました。最初みた光景はじつは蟹がムカデを食べていたのではなく、ムカデが蟹の卵を食っていたのです。そういえば大きなムカデで、逃げるときも蟹よりも元気にすばやく動いていました。蟹がかわいそうになり、来年はそんなことにならないようと願いながら蟹を沢にもどしました。
特殊相対性理論にしても一般相対性理論にしても、それぞれの2つの原理が構造をなして説明されると、それを元に展開される議論がわかります。入り口でつまずくことがありません。特殊相対論に於いては、運動量やエネルギ－をテンソル記述にしておくと任意の慣性系で記述様式が不変になりそのような記述体系で有名なＥ＝ｍＣ×Ｃ（２乗の表示ができません）が誘導できます。
数学の図形の問題を解くときに、補助線をひくとよく見透しの効く場合があります。話が”見える”ようになります。このブログで云いたいのは、この補助線に相当するものです。2つの原理に構造を与え、体系をつけるのです。このことにより相対性理論の様相が見えると思うのです。説明というものは物事と物事の間の関係を述べることが必要ですが、今までの本では光速度不変の原理と特殊相対性原理の関係を述べていません。関係というのは、時間の順序のことであったり、原因と結果のこと、前後左右上下の位置のこと、包含の順序のことなどです。
特殊相対性理論に於いては光速度不変の原理は、特殊相対性原理の子分なのです。光速度が不変ということは、とりもなおさず任意の慣性系において物理現象が同等に見えるという特殊相対性原理の代表例なのです。したがって、光速度不変の原理は特殊相対性原理の子分なのです。
私はここで原理の存在や、原理の内容を否定するものではありません。原理の組み立て方が間違いだといいたいのです。今までの本では構造を成していません。ただの要素列挙です。
現実に数学を引き寄せるか、現実に合う数学を探すか。相対論における数学はそのどちらでもあるような感じです。数学を造ったというべきかも知れません。相対論における数学の基本は時空間の２点間の距離の不変性です。２点間の距離をいかなる座標から観測しても同等に観測される、つまり表現形式が不変性を保つように設計されます。それが現実だからです。それは光速度不変の原理や等価原理という現実の現象を根拠にしています。その結果、たとえば空間は曲がっているなどといいますが、よく考えると、重力のある空間は曲がっているということにしようというだけのことです。電車の曲がりで重力現象が見られるからです。電車のカ－ブで重い瓶も軽い缶もまったく同等に加速されます。ここでの加速とは床に対して運動を開始することです。
今までの本では「歯切れの悪い、わかっようなわからない」説明を長年してきました。「特殊相対論に於いては、光速度不変の原理と特殊相対性原理の2つがあり、光速度不変の原理は特殊相対性原理と一見矛盾するように見えるが・・・・」などと書いてあります。これも「光速度不変の原理は特殊相対性の一断面である」とすることにより、すっきりはっきりわかるのです。「任意の慣性系で、物理現象は同等に観測される。光速度不変の原理はその１断面である」とするだけでよいのです。
相対性理論における、今までの本の、原理の取扱い、特に位置付けに対し、異論を唱えてきました。特殊相対論に於いては、光速度不変の原理は特殊相対性原理に吸収合併されるべきであるし、一般相対性理論に於いては、等価原理は一般相対性原理に吸収されるべきである云う考えです。今までの本では、それぞれの理論で2つの原理を独立・並列同格に据えているので読者に理解されていないと考え、その据え方がおかしいと主張するものです。それぞれの相対論において原理は1つであるし、そのほうがより自然であり理解しやすいのです。おまけに今までの本は、たとえば「等価原理は一般相対性の基本原理」とまで述べています。これは等価原理が一般相対性原理の一断面であることを述べています。等価原理は特に変換など手順をしないでも常に物理現象が任意の系で同等に観測されていることの代表例です。一般相対性の「露天掘り」です。ここから、アインシュタイン博士は一般相対性のアイデアを見つけました。
もし、光速度不変の原理と特殊相対性原理が同格並列ならば、たとえば特殊相対性原理では説明できないことが、光速度不変の原理で説明されるべきですが、そうしたらそもそも、理論は1つではなく2つであるというのがスジだと思います。1つに束ねることに無理があるのです。光速度不変の原理は特殊相対性原理に組み込まれて初めて特殊相対性理論が円滑に回転します。
そもそも、光速度不変の原理がなかったら特殊相対性原理は発案されなかったと思われます。それゆえ2つはつながりがあります。それなのにあたかもこれらは独立の2つの原理であるとするほうが不自然です。つまり光速度不変の原理は特殊相対性原理の1つの側面とすべきです。例えです。亀にはヒレがある。ヒレのある生物は水中を泳ぐ。ここで亀は光速度不変の原理、ヒレのある生物のことは特殊相対性原理です。ある人が亀を見て、より広範囲に適用できる理論、つまり「ヒレのある生物は水中を泳ぐ」という理論を提唱したのです。ここで、亀もこの理論で説明されてしまいます。亀は水中を泳ぐからです。光速度不変の原理は特殊相対性原理、つまり「任意の慣性系で物理現象は同一に観測される」という理論に吸収されるべきです。