重力って？

質問

重力って？

第一の質問
質量のあるものと質量のあるものの間に働く力じゃないですか。
これは他方が他方を引いていると考えればいいんですか？
それとも当方が他方に反応して、当方方自身で加速度を生み出すんですか？
ゲージ粒子とか、ヒッグス粒子とか、さっぱりわかりません。

第二の質問
質量はエネルギーだと習いましたが、エネルギーとエネルギーの間では、引力は生まれるんですか？（働くのですか？）
エネルギーと質量の間ではどうですか？
さっぱりわかりません。

回答No.5

Tacosan

「エネルギーの局在化」ってのは, 「エネルギーが空間のある範囲にのみ存在するかどうか」だと思ってください. 運動エネルギーで考えると:
とある速度で運動している 1個の粒子を考えます. ここで, この粒子の質量は速度によらないことに注意してください (実際には「運動エネルギーがあるので質量が大きい」と考えていい場合もあるけどダメな場合もある: 白色矮星はどんなに高速で運動しても白色矮星であり, 中性子星やブラックホールにはならない).
この粒子が何の制限もなく運動しているときには, 当然ですが粒子は「空間のある範囲にのみ存在する」とはいえません. 従って, この粒子の運動エネルギーは質量に置き換えてはいけないことになります.
一方, この粒子が「完全弾性衝突する壁でできた箱」の中にいるとしましょう. この場合, 粒子は「この箱がある空間にのみ存在」し, 従ってこの粒子の運動エネルギーも「この箱がある空間にのみ存在」します. で, 粒子をじ～っと見るときにはやはり運動エネルギーを質量に換算してはいけないんですが, 「箱全体」を見るときには (箱の質量+) 粒子の質量に加えて, 粒子の持っている運動エネルギー (を換算した質量) も加えて「全体の質量」となります.
極端な場合, 宇宙全体を考えるときには「宇宙にある放射エネルギー」も空間の曲がりに影響するとか.

お礼

ありがとうございます。

なぁるほどぉ。
＞粒子が「完全弾性衝突する壁でできた箱」の中にいるとしましょ

この説明。とても解かりやすかったと思います。
包含される領域さえあれば、全体として、内部のエネルギー量は、換算可能なんですね。

＞宇宙全体を考えるときには「宇宙にある放射エネルギー」も空間の曲がりに影響するとか

う～ん。そうなんですね。

質量って、やっぱり人間が勝手に与えた概念なのかなぁって思えました。どう思いますか？

回答No.4

Tacosan

エネルギーを質量として扱っていいかどうかってのは基本的に「エネルギーが局在化しているかどうか」で判定すればいいような気がする. つまり, 視点によって「エネルギーを質量に換算してよい」場合もあれば「してはいけない」場合もある. 例えば, 普通「粒子の運動エネルギー」は「質量に換算してはいけない」んだけど, この粒子が空間的に局在化しているときには, その空間に存在する質量には「粒子の運動エネルギー」も加える必要があります.
で「エネルギーとエネルギーの間の引力」とか「エネルギーと質量の間の引力」ってのは... ん～, 「局在化したエネルギー」であれば, ありえますねぇ. まあ「局在化したエネルギー」ってのは結局「質量」なわけなんですが.

お礼

ありがとうございます。

＞「局在化したエネルギー」ってのは結局「質量」なわけなんです

「局在化したエネルギー」とは、噛み砕いてご説明いただけると、どの様なもので、どんな概念で、どんな状態のものとしてとらえ把握することがおおまかに妥当でしょうか。

＞「エネルギーとエネルギーの間の引力」とか「エネルギーと質量の間の引力」ってのは... ん～, 「局在化したエネルギー」であれば, ありえますねぇ. まあ「局在化したエネルギー」ってのは結局「質量」なわけなんですが。

興味深々です。

お願いします。ありがとうございます。

回答No.3

nta

引力の考え方は古典論と相対論と量子論があります。ニュートン力学のような古典論では質量のあるもの同士が引き合うことによって生じる力ですが、相対論的には物質の周辺に重力場という「場（field）」が発生しており、その場の中に質量のある別の物質が入り込むと力が発生すると考えます。そして、その重力という場によって空間がねじ曲げられていると考えるのが相対論の特徴です。空間が曲がっているために光のように重さがなく純粋のエネルギーだけのモノでも通過する際には曲がってしまうのです。
　量子論は物質の間の引力や斥力の発生は粒子の交換として表現しています。電磁力が発生するのもフォトンという光の粒が物質間を行き来しているためととらえます。量子論では質量とは何かという問いに対して、私たちが認識している真空というのは実はヒッグス粒子という粒子で埋め尽くされた密な場であり、その中を物質の元である素粒子が運動しようとすると粘性による抵抗を受け、そのための動きにくさが質量だと考えます。しかし、フォトンだけはヒッグス粒子の影響を受けないために電磁力は質量とは無関係に働くと考えます。
　電磁力も質量も量子であるならば重力も量子として説明できるであろうということで量子重力理論や超対称性理論、超弦理論など多くが提唱されています。そうした理論はまだ未完成ですが、登場するのは重力を量子化した重力子とその交換課程です。ゲージ粒子は作られた理論が実際とはほど遠い結果を導くのを防ぐために入れられた緩衝材です。

お礼

ありがとうございます。

＞ニュートン力学のような古典論では質量のあるもの同士が引き合うことによって生じる力
＞相対論的には物質の周辺に重力場という「場（field）」が発生しており、その場の中に質量のある別の物質が入り込むと力が発生する
＞重力という場によって空間がねじ曲げられていると考えるのが相対論
＞量子論は物質の間の引力や斥力の発生は粒子の交換として表現
＞量子論では質量とは何かという問いに対して、私たちが認識している真空というのは実はヒッグス粒子という粒子で埋め尽くされた密な場であり、その中を物質の元である素粒子が運動しようとすると粘性による抵抗を受け、そのための動きにくさが質量
＞ゲージ粒子は作られた理論が実際とはほど遠い結果を導くのを防ぐために入れられた緩衝材

噛み砕いて、ご説明頂きまして、嬉しく思います。
覚えたり、考えたり、把握したりする事にご助力頂き、ありがとうございます。

回答No.2

Scull

第一の回答。
物体には相対性があるので「片方が他方を引っ張っているとは考えられない。双方が引き合っていると考えるのが妥当」です。

第二の回答。
「質量はエネルギーではありません」。ただ、質量はエネルギーに「変換できる」のです。ですから、質量のない純粋なエネルギーは重力を発生しません。

お礼

ありがとうございます。

＞片方が他方を引っ張っているとは考えられない。双方が引き合っていると考えるのが妥当」

なるほど。そう思われる訳はどうですか？ありがとうございます。

＞質量はエネルギーではありません」。ただ、質量はエネルギーに「変換できる」
＞質量のない純粋なエネルギーは重力を発生しません。

わかりました。ご教授ありがとうございました。

一つ質問をさせて頂いても宜しいでしょうか？それを調べた方が、過去歴史上存在していて、その方のお名前をご存知でしたなら、ご教授ください。変な質問ばかりですみませんでした。

回答No.1

futoshi123

力の定義、質量の定義、エネルギーの定義を見直す事をお勧めします。ゲージ粒子とか、ヒッグス粒子とかを知らなくても問題ありません。

お礼

ありがとうございます。

解かるように説明はいただけませんか？