何故、２つの物体に、速度差が現れるのですか？

質問

例えば、
足の速い人も遅い人も、同じ筋肉で出来ています。
筋肉は、様々な原子からなります。構成物質の種類は同じなので（コレが素粒子の速度差だと尚分かりにくい。）
違うのは、その量の比率です。

つまり、構成している素粒子の比率が違うから、
「2者に速度差が現れる」という事になります。

・・・。
ゲージ粒子は全て同じ速さです。（光速）
この場合、
「構成している粒子の速さは」全部同じです。

しかし、
「何故、種類の違う素粒子が合わさって、色々な原子として振舞うと」
様々な速度に変化するのでしょうか？

どなたか、答えてください。

教えて頂けませんか？（＾＾

回答No.4

noocyte

> その時のルールの決定は、
> 古典力学ですか？
> 量子力学ですか？
> それとも、「新しい力」ですか？

#3 に書いたとおり，私は素粒子論も場の理論も知りませんし，
toshiboes さんの方がお詳しいでしょうから，toshiboes さんご自身がお考えください．
あるいは，専門家の回答を待ちたいと思います．

ただ，

> すべてのゲージ粒子が光速といっても，方向はバラバラなのではありませんか？

これは間違っていないと思います．
もしそうでないとしたら，空間に異方性があることになり，
物理学界は大騒ぎになるのではないでしょうか．

それと，場の理論に対する私の乏しい知識では，
２つの粒子Ａ，Ｂ間でゲージ粒子を交換することで，
ＡＢ間の力が生まれると理解しています．

Ａ，Ｂ間に働く力の作用・反作用の法則を考えると，
ＡからＢに向かうゲージ粒子と，ＢからＡに向かうゲージ粒子は
同じだけ存在するはずで，両者の速度は正反対ですから，合計すると０になると思います．
toshiboes さんのおっしゃる「ルール」ではどうなるのか想像もつきませんが…．
それとも，素粒子論や場の理論では作用・反作用の法則が成り立たないのでしょうか？

> ノサイトさん。

ヌーサイトと読んでください．お願いします．

補足

私の中学時代の疑問である、

「重い天体と、軽い天体では、重い天体の方に軽い天体が引き寄せられる」コレは、「交換する粒子数は同じだが、その”エネルギー”が違う」ということですか？

回答No.3

noocyte

どうも極端な還元主義に走りすぎていると思いますが…．

> ゲージ粒子は全て同じ速さです。（光速）
> (中略)
> 「何故、種類の違う素粒子が合わさって、色々な原子として振舞うと」
> 様々な速度に変化するのでしょうか？

私は素粒子論や場の理論には全然詳しくないので，熱力学のたとえを使います．

どんなに個々の分子や原子が高速に動いていたとしても，
たくさんの分子・原子がバラバラな方向に動いていれば，
(速さではなく方向を含めた)「速度」の平均は０になりますよね．
その場合，分子・原子の速度は巨視的な力学的速度ではなく，単なる熱運動の速度です．

すべてのゲージ粒子が光速といっても，方向はバラバラなのではありませんか？

お礼

質量の同じ一種類の素粒子、でした。
訂正します。

ありがとうございます、
ノサイトさん。

補足

はい。

ありがとうございます。

つまり、

「質量の大きい一種類の素粒子が沢山（複数）集まると」

運動方向によって、

「それらが成す集合体の進む方向と速度」が決定される、とみなしていのですね？

その時のルールの決定は、
古典力学ですか？
量子力学ですか？
それとも、「新しい力」ですか？

回答No.2

gaow

それは言わずもがな同じ構造つまり同一質量ということですから運動方程式によって力の大きさにより加速度が違いが生まれますので
それによって速度が違うだけです。

速度という概念を考えるのには運動つまりその物質にどのような力が働いているのかを考えねばならないのです。

ゲージ粒子の質量についてはヒッグス機構とかやっかいな問題が関わってくるのでとりあえずゼロ（に近い）と表現しただけでしてそちらは当方少し専門外なので・・・・

補足

ありがとうございます。

・・・「物質に何らかの力が働いている」

とは、一体、何なのです？

素粒子レベルでは。

回答No.1

gaow

素粒子の比率が違うから速度差が現れるというのはいささか論理が飛躍しているのではないでしょうか？

ゲージ粒子が光速で同じ速度というのはゲージ粒子の質量がゼロ（に近い）ので相対性理論の観点から光速以上の速度を持てないという観点で速度が同じということです。ゲージ粒子は特異な例です。

もし、量の比率によって違うというのでしたら
体重の重いほど速いとすれば相撲力士が一番速いですし体重の軽い方が速いとすれば幼稚園児が陸上部の部員より速いということになります。
足の速さに強いて素粒子の概念を使うとすれば筋肉における神経信号を担う電子の速度とその電子の進行を妨げる障害の規模によります。筋肉内での信号速度が速ければ足もスムーズに動くでしょうし無駄な部分が多ければ障壁がおおく信号も遅くない足も遅いでしょう。

「何故、種類の違う素粒子が合わさって、色々な原子として振舞うと」
ということですが先ほど述べたように素粒子は質量が大変軽くというよりほぼ無いに等しい世界でのことです。これに対し原子の世界は原子量という量があるように、質量がある世界です。つまり、質量という概念が様々な速度を与えているのです。

補足

はい。

ですので、
結局、
何故速度差が生まれるのでしょうか。
同じ構造で、違う速度で運動している２つの物体があるとしたら、
一体何が、違うのでしょうか。

それと、ゲージ粒子の質量は、
Ｗ　Ｚポゾン以外は全部０じゃないんですか？

グルーオンも、グラビトンも。