2016年12月24日

◆ 前項の続き(超球理論による重力の説明)

 前項で示した内容(超球理論による、重力の説明)について、該当の箇所を、下記に抜粋・転載する。

 ──

 重力と力

 重力の問題を取ろう。最初に結論を言えば、超球理論は重力の本質を明らかにすることができる。重力を、波の姿をもつ力とみなすべきでない。波には無関係の力だと見なすべきだ。
 

 力とは何か

 重力の問題をとる前に、新たな問題を取ろう。それは、こういう問題である。すなわち、「力とは何か?」
  もちろん、今日の物理学は以下の答えを与える。
  「力は、粒子の交換によって引き起こされるような、何かである。」
 

 [ 図26 ]
 
  二つの大きい粒子  と  があると想定しよう。これらは同じ種類である必要はない。これらからの力は、これらの間で媒介される。この力は、小さい粒子  によって媒介される。
  たとえば、電磁力は光子の交換によって引き起こされる、核力は中間子の交換によって引き起こされる。上記の図では、小さい粒子は光子か中間子を意味する。
 

 粒子の交換

 ここで、新しい問題が現れる。それはこうだ。「粒子の交換とは、何か?。」
  二つの解釈が、以下のようにある。
 
  (1)現在の物理学
 
  現在の物理学は「粒子の交換」という解釈を主張する
 

 [ 図27 ]
 
  粒子は、左から右に移る。この粒子は 「 → 」 の方向で動く。かくて粒子の運動が起こる。「 → 」と「←」という双方向の運動が、たくさんあれば、この現象は、粒子の交換である。かくて、力が生じる。
 しかしこの概念は、直観的に受け入れるには、やや不自然である。スポーツの球をキャッチボールするように、光子の交換があるということは容易には想像できるが、しかし、その現象が力をもたらすというのは、容易に受け入れがたい。
 
  (2)超球理論
 
  超球理論は粒子の交換について、別の解釈を主張する。超球理論は、まず、粒子の運動についての解釈を示す。それはワープである。
 

 [ 図28 ]
 
  上記の過程は一つの方向のワープを意味する。もちろん、別に、反対の方向のワープがある場合も考えられる。
 

 [ 図29 ]
 
  この図は、二つの方向を示す。二つの方向のワープがあれば、この一対のワープは粒子の交換を意味する。まとめて言えば、粒子の交換と見なされるものは、本質的には、双方向のワープである。粒子の交換と見なされるものは、たくさんのワープの見かけの姿であるにすぎない。
 現在の物理学の考えによれば、粒子の交換は双方向の運動を意味し、双方向のスポーツのボールの運動に似ている。超球理論の発想によれば、粒子の交換は双方向の運動を意味しないで、双方向のワープを意味する。
  前者が主張するのは粒子の運動であり、それは運動エネルギーを必要とする。後者が主張するのは波の伝達であり、それは運動エネルギーを必要としない。前者は不自然であり、後者は自然である。
  たとえば、W粒子またはZ粒子のような非常に重い粒子を取り上げよう。前者の概念を取れば、この重い粒子は存在する必要があり、運動のために運動エネルギーを必要としそうだ。(仮想粒子の概念がなければ。)一方、後者の概念をとれば、この重い粒子は物質としてある必要がないし、運動のために運動エネルギーを必要としない。粒子の波の伝達だけが必要であり、粒子の運動は必要でない、というのが超球理論の示すことだ。
  かくて、前者よりも後者をとるべきである。もちろん直観的に、後者を受け入れることはできる。すなわち、ワープとしての力を。
 

 力と波

 二つの解釈をすでに見た。これらの解釈は同じでないが、見かけだけ見れば、ほぼ同等と見える。
  なぜか? 力と粒子の関係は次の図式で示すことができる。
 

 [ 図30 ]
 
  この図式は、以下のことを意味する。

  • 現在の物理学によれば、粒子の交換が力を与える。
  • 超球理論によれば、波の伝達が、力と、粒子の交換を、ともに与える。
 超球理論によれば、それぞれの解釈は同じ見かけをもつ。見かけだけを見れば、どちらの解釈が本当であるかを決定することができない。では、いかにして、決定したらいいか。それは、理論と実験の間の関係の問題である。この問題はここで言及ほどのことはない。しかし、後者の解釈をとったら、有益な結論を得ることができるだろう。これらの有益な結論は、後でまた説明される。
 

 力と重力

 さて、重力の問題を取ろう。
  重力は力である。しかし、それは電磁力のような他の力と、同じような力であるか? 今日、たいていの物理学者は、肯定的な答えを信じるが、超球理論は、否定的な答えを取る。なぜか? 理由は、複雑すぎて、簡潔には説明できない。それについては、後で説明しよう。かわりに今は、以下の通り、おおまかな結論を言おう。
  「重力は、粒子の交換によって引き起こされる力ではなく、超球の衝突によって引き起こされる力である。」
  この主張は、次の図によって示すことができる。
 

 [ 図31 ]
 
  大きい粒子  が左の位置にあり、小さい超球  が右の位置にある。大きいのは物質の粒子であり、小さいのは超球である。大きいのに対する小さい方が衝突するとき、この衝突が何らかの力を引き起こす。その力が重力である。
上記の図の概念をとるとき、以下のことに注意しよう。

  • 小さい超球は一つの方向にのみ動く。(一方、粒子の交換の場合には、粒子は双方向に動く。)
  • 小さい超球は、一つの位置で振動するのでなくて、移動する。(一方、波の伝達の場合には、超球は移動しないで、一つの位置で振動するだけだ。)
 これらは衝突の特徴である。これらは、粒子の交換の特徴とも異なるし、また、双方向のワープの特徴とも異なる。
 

 重力と一般相対性理論

 超球理論によれば、重力をもたらすのは、双方向の粒子のワープではなくて、一方向の超球の衝突である。この概念をとって形式化すれば、何らかの数式を得ることができる。
  どんな数式か? 実際には、それらは、一般相対性理論のそれらと同じである。換言すれば、重力を考慮する限りでは、超球理論と一般相対性理論は本質的に同じである。
  前にも述べたように、超球理論は超球の密度を想定し、また、密度の勾配を想定する。超球理論は、密度が高い値から低い値にだんだん変わる空間があると考える。次の図のように。
 

 [ 図32 ]
 
  この図は、密度がだんだん変わる空間を示す。左側には高い密度があり、右側には低い密度がある。漸進的な密度のある超球の空間は、重力場と見なされる。
  この図を見るときには、左側にとても大きい質量をもつことを想定するとよい。重力が強い左側では密度は濃く、重力が弱い右側では超球の密度が薄い。力は右から左へという方向で、物質に作用する。すなわち、低い密度の空間から高い密度の空間へ。その力が重力である。この力は、密度の勾配から来る。──この発想は、一般相対性理論のそれと同等である。
  上記のことは、前に述べたことと同じとしてある。ただしこのあと、以下の質問が生じる。
  「なぜ重力は、空間に密度の勾配があると、空間内の物質に作用するか。なぜ波なしに、力が起こるのか?
  もちろん、超球理論は、重力が超球の衝突から来ると主張する。これは結論である。理由は、次項で説明される。
 

 重力モデル

 重力を説明するためには、超球理論は「重力モデル」という名前のモデルを使用する。このモデルは次の図で示される。
 

 [ 図33 ]
 
  左に大きい粒子  がある。それぞれの小さい超球  は左の方に向かって動く。この図は、それぞれの超球が静止せず、一つの方向に移動することを意味する。  

 重力

 前項でもたらされた重力モデルは、「重力は何であるか?」という質問に答えを与える。答えは、以下の通りである。
  「重力とは、物質に超球が衝突することによって与えられる、力。」
 

 [ 図34は ]
 
  この図は、動く超球と、静止した物質 ■ があること示す。超球はこの ■ に、一つの方向で次々と衝突する。これらの衝突は、同一方向の力を ■ にもたらす。この力が重力である。
  この図は、注目すべき意味をもたらす。重力は左にある何かが引っ張る力ではなく、右にある超球が押す力なのだ。 ■ は何かによって左に引っ張られているのでなく、右から超球によって押されているのだ。右の超球は ■ に次々と衝突して、押す。
  たとえば、太陽と地球の間に重力があるとき、地球は太陽に引っ張られているのでなく、反対側の空間にある力によって押されているのだ。超球理論はそう主張する。
 

 [ 図35 ]
 (一般の重力のモデル)
 
 

 [ 図36 ]
 (超球理論のモデル)
 
 重力がたがい引き合う二つの物質間の力であるなら、それら間には超球の波があるだろう。しかし、重力がそれらの外側からの力であるなら、二つの物質間には超球の波はあるはずがない。超球の衝突という概念をもてば、重力波という概念を捨てていいだろう。

  【 追記 】
 ただし、量子論的な意味での「重力波」という概念は捨ててもいいが、一般相対論的な意味での「重力波」という概念は残る。それは、「超球の回転によって生じる波」ではなく、「超球の衝突によって生じる波」である。つまり、「弾性波としての波」「気体分子運動論的な密度の波」である。これは当然ながら、量子論の枠組みでは記述されない。その意味で、「量子論的な波」ではない。
 電磁力は、電磁波から生じるが、重力は、重力波から生じるのではない。重力と重力波との関係は、(気体の)圧力と音波との関係に等しい。音波なしで圧力が生じるように、重力波なしで重力が生じる。この点で、重力と重力波との関係は、電磁力と電磁波との関係とは、まったく異なる。
 

 重力モデルと一般相対性理論

 重力モデルを使って、重力をもっと詳しく調べよう。 重力場に ■ が静止していれば、押す力を受ける。しかし、 ■ が重力場で自由になっていれば、押す力を受けない。これは、重力場において自由落下する物体が、力を感じないことを意味する。
 

 [ 図37 ]
 
  人を ■ で示すと、この人は、自分が重力場で静止しているか、自分が非重力場で加速しているのか、区別することができない。([ 図.36 ]) 逆に、自分が重力場で自由になって加速しているのか、非重力場で静止しているのか、区別することができない。([ 図.37 ]) まとめて言えば、重力モデルは本質的に、一般相対性理論と等価である。
 

 重力についての結論

 すでに重力について、いろいろと調べてきた。そして今、以下の結論を得ることができる。
  「重力は、三つのマクロ次元の空間の質量に作用を及ぼす力である。」
  「重力を、超球の衝突によって引き起こされる力とみなせば、重力を十分に理解できる。」
  「重力モデルと一般相対性理論は、本質的に等価である。重力モデルの数式は、一般相対性理論の数式と同じである。重力を計算するとき、現在の数式を変更したり、新しい数式を用いて拡張する必要はない。」
  「しかしながら、適用可能な範囲に注意しよう。アインシュタインの数式は、古典力学に基づいているので、適用可能な範囲がゼロから無限大である。一方、重力モデルの適用可能な範囲には、超球の直径としての 2r という下限がある。」
  「重力モデルはそれ自身によって、適用可能な範囲の下限を示す。非常に小さい区域では、エーテルは滑らかさを失い、粗っぽくなる。なぜなら、エーテルは超球の充満した空間だからである。」
  「物理学のそれぞれの数式には、適用可能な範囲があり、適用可能な範囲の外部ではいくらか不正確である。しかし、超球理論自体は、モデルまたは発想としては不正確でない。超球理論の発想は、特定の固定された数式に対応してはいない。かくて超球理論は、数式というものの限界を、逃れて越えることができる。」




   [ 付記 ]  この文書は、下記文書の一部抜粋です。
  → 超球と超ヒモ
 より詳しくは、上記文書をご覧ください。

 ──

 本文書中には、「気体分子運動論的な密度の波」という記述がある。このことが、前項の「熱力学的な数式」というものと対応する。

[ End ]
posted by 管理人 at 10:26| Comment(0) | 物理・天文 | 更新情報をチェックする
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