電気双極子と重力双極子

質問

陽子と電子は電気双極子を形成してお互い引き寄せ合いますよね。質量を持つ素粒子は重力双極子を形成してお互い引き寄せ合いますか。陽子と中性子、中性子と電子、電子とニュートリノ等、多くの重力双極子の組み合わせが存在しそうです。

回答No.1

Nakay702 · ベストアンサー

以下のとおりお答えします。
（いつも面白い話題をありがとうございます。）

＞質量を持つ素粒子は重力双極子を形成してお互い引き寄せ合いますか。陽子と中性子、中性子と電子、電子とニュートリノ等、多くの重力双極子の組み合わせが存在しそうです。
⇒陽子、中性子、電子、ニュートリノ等の粒子は確かにお互い引き寄せ合ったり反発し合ったりしますね（＝引力・斥力作用）。ただ、その動径は、すべて原子の内部という極めて狭い範囲のみで起こる現象です。

最近まで、「グラヴィトン」（重力子）が宇宙空間を歪ませる元だと言われていましたが、その重力子なる粒子がなかなか見つからないので、いつの間にかフェイドアウトした観があります。代わって有力視されているのが「重力場」の理論ですが、これと上述の「重力双極子」なるものは全然関係ないと思います。そもそも双極子とは、モノポール（単極子）として存在できないような形態をしているものですから、双極性を全然持たない重力子や重力場とはまったく関係ないに違いありません。

お礼

Nakay様は数式の意味をご存知なので凄いです。

重力場とは?　理解が難しいですね。電場の電位曲線や磁場の磁力線は途切れずに連続的ですが、例えば地球と月を結ぶ重力線は途中の無重力点を境に向きが正反対ですよね。地球と月の中間、太陽と月の中間、火星と地球の中間…目に見えない無重力の壁が形成されているからですね。

電磁波と重力波とどちらが遠くまで到達するか?　こちらも私には難しいです。例えば太陽と地球の関係では、電磁波はほぼ一方向、重力波は双方向ですよね。

潮の満ち引きを考慮すると、月面のガラス分子内のケイ素原子核内の核子と、海中の水分子内の酸素原子核内の核子は、万有引力で引き合っているのでしょう。重力子から重力場へ、科学の歴史もありがとうございます。

回答No.4

Nakay702

再度のお礼コメントをありがとうございました。

当方、いまだに骨折が十分治らず、効き手の中指を宙に浮かせえたまま入力しております。加えて、頭もいささかもうろくしてきましたので、つまり、その…冴えないゴタクを並べて返信とさせていただきます。

「E は電磁波のエネルギー」と仰せですが、それだけではないかも…です。それは、電磁波あるいは熱エネルギーのほか、位置エネルギーや運動エネルギーをも含んでいるものと思われるからです。つまり、このEは、mが本来的に有する質量以外のすべてのエネルギーを内包する「総体的エネルギーである」と言えるのではないかと考える次第であります。

回答No.3

QCD2001

＞陽子と電子は電気双極子を形成してお互い引き寄せ合いますよね

ちがいます。単純にクーロン力による引力だけです。電気双極子は関係ありません。

電気にはプラスとマイナスの２種類の「荷」があります。
プラスの電荷をもったｑ１と、マイナスの電荷を持ったｑ２が距離ｒで存在していた時、ここに３番目の荷電粒子ｑ３を近づけると、ｑ３はｑ１とｑ２の二つの電荷から力を受けます。その力は、一方は引力であり、他方は斥力です。そこで、ｑ３がｑ１とｑ２とから受ける力の合力を計算する際に、ｑ１とｑ２とを１つのセットとみなすと計算が便利になります。このときの計算を便利にするためのｑ１、ｑ２のセットを電気双極子と呼びます。つまり、電気双極子とは計算技法なのです。

陽子と電子はそれぞれプラスとマイナスのでんかをもっていますから、これがある距離ｒを隔てて存在するときに、３番目の荷電粒子を近づけると、その荷電粒子は陽子と電子の双方から力を受けることになります。この3番目の荷電粒子が受ける力を計算する際に、陽子と電子とを一つのセットとして考えて計算すると、この陽子と電子との組み合わせを「電気双極子とみなして」計算したことになります。

ただ単に、陽子と電子の二つしかなくて、その間の引力を考える場合は、第3の荷電粒子に対する力ではないので、電気双極子としての計算方法とは関係ありません。

＞質量を持つ素粒子は重力双極子を形成してお互い引き寄せ合いますか。

全くの間違いです。

重力には「荷」がプラスの質量の1種類しかありません。1種類しかないので、「2種類の質点」が距離ｒを隔てて存在するような状況がありません。ここに第3の質点を持ってきても、その質点には引力しか働きません。引力と斥力の二つの力が働くようなことはありません。従って重力双極子などという計算技法は存在しません。

そもそも「双極子」というものが何であるのかわかっていらっしゃらないようです。
いい加減に「双極子」という単語から離れた方が、物事の本質がわかるようになると思います。間違った用語に固執することで、どんどん真理から離れてしまっています。

お礼

コムスタ！双極子についてのQCD様の解説を感謝します。プラスとマイナスの反対の力２つが働いている状況で使われる用語なのですね。肉眼では１つに見えても天体望遠鏡では２つに見える、お互いの周りをクルクル回る連星を見る機会がありました、でもプラスとマイナスではないので、重力双極子と呼ばない方が良さそうですね。

未だ600歳どころか60歳にもなっていないので、自然科学も社会科学も知らない事がほとんどです。

「知らぬは恥だが罪ではない」ゆっくり学んでいこうと思います。

回答No.2

Nakay702

お礼コメントをありがとうございました。

＞重力場とは?　理解が難しいですね。
＞電磁波と重力波とどちらが遠くまで到達するか?　こちらも私には難しいです。
⇒いや、ホント。私にも難しいです。
なので、勝手な推測を交えて！、お答えしますね。

重力の基本物性は「波及」で、電磁波のそれは「伝播」である、と言えるかも知れません。重力波は、例えば、恒星や銀河天体の衝突などで発生して、それが周囲に波及し「て重力場を振動・変形」させます、電磁波はすべて、荷電粒子の運動で発生して、それが周囲に電波して「熱的分布の変化」をもたらすと思います。

なお、電磁波と重力波の伝播・波及の速度は同じと考えられています。また、宇宙全体の質量は一定です（とされています）ので、電磁波と重力波の振る舞いに違いが引き起こされます。つまり、重力の変化は重力場の歪みに反映されますが、重力そのものの総計は変わりません。一方、電磁波は、伝播の過程で弱まっていき、いわゆる「エントロピー増大」が進行して、熱量の低下と、それとの引き換え現象として宇宙膨張と冷却化を進行させる要因の一つになります。なぜなら、宇宙は「断熱（膨張）」しているからです。

以上のように想像・推測されます。

お礼

ビッグバンの前後に膨大なエネルギーが物質に変換したそうですが、今では変換は起きていない、宇宙全体の質量は一定不変な感じなのかもですね。重要情報をありがとうございます。

物質と言っても実体は波動なので、物質の質量は重力波の強さないし引力で観測されているのでしょう。

E＝mc²の方程式で、E は電磁波のエネルギーで m は質量、質量は重力波による引力の大きさと仮定すれば、アインシュタインの式は、電磁波と重力波は互換できるという意味になりそうですね。自分で書いている意味が分かっていませんが…。読み間違えていたらすみません。感謝。