Zur elektrodynamik bewegter Körper

相対性理論 (岩波文庫)

この元論文を原文で読むゼミが終わりました。

昔ドイツに研修に行った時のメンツで、この論文を読んでいました。
100年前の物理、ドイツ語にいろいろ歴史を感じながらのゼミでした。

みんな物理学科生で、僕一人畑違いでどうしようもありませんでした笑。
いや発表とか無理だからね。俺ドイツ語訳してただけだからね。
こいつらのせいで無駄に物理の連中に顔が知れていく気がする…
無駄にドイツ語読むのだけは速くなった。

ということで、備誌録程度に、どういう話の流れだったのかを記録してみる。
※注　僕は本当に物理がわかりません。間違ったことを書いていたら突っ込んでください。
　　　ドイツ語はわかっても、物理はわからなかったところは多々あった。というか後半終始そうだった。

I. Kinematischer Teil.

§ 1. Definition der Gleichzeitigkeit.

Zeitの定義をする。
Ａ地点の時間とＢ地点の時間があっているのを反射によって定義する。

§ 2. Über die Relativität von Längen und Zeiten.

Geschwindigkeitの定義と相対性のセットアップ。

1. Die Gesetze, nach denen sich die Zustände der physikalischen Systeme ändern, sind unabhängig davon, auf welches von zwei relativ zueinander in gleichförmiger Translationsbewegung befindlichen Koordinatensystemen diese Zustandsänderungen bezogen werden.

座標の選び方によって物理法則が変わることはない。

2. Jeder Lichtstrahl bewegt sich im „ruhenden“ Koordinatensystem mit der bestimmten Geschwindigkeit V, unabhängig davon, ob dieser Lichtstrahl von einem ruhenden oder bewegten Körper emittiert ist. Hierbei ist

いかなる座標系から見ようとも光の速さは光の速さだ。

という仮定を置く。いわゆる相対性原理。

§ 3. Theorie der Koordinaten- und Zeittransformationvon dem ruhenden auf ein relativ zu diesem in gleichförmiger　Translationsbewegung befindliches System.

静止系から動いている系への座標変換を考える章。
最後にLorenz変換がでてくる。

§ 4. Physikalische Bedeutung der erhaltenen Gleichungen, bewegte starre Körper und bewegte Uhren betreffend.

剛体って結構速く動いていると時間遅れるよね、という実例を見た章、のはず。もうここらへんから割とついていけなくなっている。

§ 5. Additionstheorem der Geschwindigkeiten.

速度の合成則を導く。ローレンツ二回かけただけでいいんだよね。

II. Elektrodynamischer Teil.

§ 6. Transformation der Maxwell-Hertzschen Gleichungen fürden leeren Raum. Über die Natur der bei Bewegung in einem　Magnetfeld auftretenden elektromotorischen Kräfte.

maxwell方程式をLorentz変換しました、という話。結局形は変わらない。

§ 7. Theorie des Doppelerschen Prinzips und der Aberration.

doppler effectのお話。動いている系から見たらまぁそりゃ変わるよな。
動いてる系から見た動く物体をdopplerを導入して記述する、はず。

§ 8. Transformation der Energie der Lichtstrahlen. Theorie des auf vollkommene Spiegel ausgeübten Strahlungsdruckes.

光線のもつエネルギーが速度の変換則とどう対応しますか、というお話。
また電場あるいは磁束密度の波の強さの振幅が速度の変換則とどう対応するか、というお話。

§ 9. Transformation der Maxwell-Hertzschen Gleichungen mit Berücksichtigung der Konvektionsströme.

maxwellの電流の項が消えないもののとき、変換則とどう対応しますか、ということ。
形は不変です。

§ 10. Dynamik des (langsam beschleunigten) Elektrons

電子という概念がまだないころ、電子っぽい概念を導入して、そんなElektronがどういう振る舞いをするか、という予言。

最後に３つ実験屋に予言する。

振幅の比は速さのまんま

ポテンシャルの比は俺の式通り

サイクロトロンの従う式は俺の通り

この3つは、歴史的に考えると相当すごい予言だったことが今日判明。

やっぱEinstein天才だわ、という結論笑。

総論

いや、本当に物理やっている連中は頭の使いどころが違う。
なんにもわかんなかったもん。
いつもいるだけだったな。
まぁ、相対化できたかないろんなことを。

とはいいつつ、一番すげーなと思ったのは、
空間というのは、普通は時間と空間で独立して考えるけど、いっしょくたで考えましょう、という考え方。
コレには感動した。

もう少し数学が進んだら時空の幾何学が読みたいかも。