引力って 何故？？

質問

完全な文系です。
物理の知識はほとんどありません。
そんな私にも解るように何故質量のある物には引力が発生するかを教えてください。

回答No.11

DASS · ベストアンサー

＃１０です。
丁寧なお礼をいただき、ありがとうございました。

　あのような説明をしておきながらこういうのもなんですが、自分自身、重力子が本当に存在するのかどうかは知りません。
（重力子という言葉は知っていますが、それらについて書かれた本を読んだのは、相当昔の話でして、今の物理学ではどうなっているのか、全然わかりません・・・ということです。）

　＃１０の説明は、重力という「離れたところにある物体同士を引き合わせる力」をわかりやすく説明するために、重力子と電気を利用した物です。

　個人的には、重力子というのは、chottoさんが考えるような「粒子」の形では存在しないと考えます。
スーパーカミオカンデでニュートリノを見つけることができるのは、ニュートリノが小さいながらも１つ２つと数えられる、すなわち、ニュートリノの「有るところと無いところが区別できる」からだと思います。
私には、「重力子の存在しないところ」というのが想像できません。
　確かに「無重力状態」とか、スペースシャトル内で宇宙飛行士がふわふわしている映像を見たりしますが、私にはそこにも重力子がびゅんびゅん（？）飛び交っているようにしか思えません。
なぜなら、太陽の放出する重力子は、彼ら宇宙飛行士の何倍も遠いところにある天王星や冥王星をも引っ張っているんですよ。
太陽系内にいる限り、太陽の放出する大量の重力子の嵐（？）の外には出られないでしょう。
太陽系を出ても、銀河系内にいれば銀河系内の星々の出す大量の重力子が飛び交っているでしょう。
銀河系を出ても、他の銀河の出す大量の重力子が飛び交っていることでしょう。
宇宙の中にいる限り、重力子の存在しないところは無いと思います。

　百歩譲って、重力子の存在しないところを見つけたとしましょう。
そこに「重力子検出装置」を持っていったとしましょう。
ですが、重力は、地球や太陽のような巨大な天体だけが発生している物ではありません。
正確には、原子同士で、いや、もっと正確には原子核の中の素粒子が重力を発生し、お互いに影響を及ぼし有っていると考えられます。
巨大な天体は、ただ単に素粒子が多く存在しているので、外に向かって放出する重力子の数が多いだけです。
すなわち、どのような検出器であっても、物質（物体）である以上は質量が存在しますので、検出器自身が「重力子発生装置」になってしまうと考えられます。
そのような状態で、重力子が検出できるとは考えられません。

　もう一度物理学を勉強したいということなので、講談社のブルーバックスをお勧めいたします。
難しい数式が理解できなくても、はなしだけで理解できるように書かれている物もありますよ。

参考URL：

http://www.kodansha.co.jp/bluebacks/

回答No.10

DASS

わかりやすさ最優先で書いていきますので、多少の嘘はご勘弁を。

　あるところに、物体Ａがありました。物体Ａは、電気で言うところの＋（プラス）の性質を持っていて、自分の周囲四方八方に微小な－（マイナス）の粒子をまき散らしています。

←　－粒子←　物体Ａ（＋）→　－粒子→

物体Ａの近くに、物体Ｂが来ました。物体Ｂも物体Ａと同様、＋（プラス）の性質を持っています。

←　－粒子←　物体Ａ（＋）→　－粒子→　　　　物体Ｂ（＋）

すると、＋である物体Ｂは、物体Ａが放出した－粒子と引き合い、物体Ａに近寄ります。

←　－粒子←　物体Ａ（＋）→　－粒子→　物体Ｂ（＋）

また、物体Ｂも、自身の四方八方に－粒子をまき散らしていましたので、物体Ｂが放出した－粒子に、物体Ａは引っ張られます。

こうして、物体Ａと、物体Ｂは、近づいていくことになり、引力が働いている事になるのです。

ここで、
１）なぜ物体は＋なのか？
２）なぜ物体は－粒子を放出しているのか？
３）なぜ物体Ａから放出された－粒子と物体Ｂから放出された－粒子は反発しないのか？
という疑問が湧いてくると思いますが、全て「そういうものなのだ」と理解してください。

　電気に例えた方がわかりやすいかと思いましたが、これが「重力子」という考え方です。
物体は、重力子という素粒子を交換することによって、引力を及ぼし合っているとするのです。
なぜ物体は重力子を交換するのか？・・・そういうものなのです。

　この－粒子（重力子）の密度を表したものを「場」と言っても良いのかと思います。
物体の近くには、－粒子（重力子）が多く存在し、物体から離れるほど、－粒子（重力子）は少なくなると考えれば、何となく「場」というものがわかりやすくなるのではないでしょうか。

また、「空間が歪む」という表現が出てきますが、どんなところでもまっすぐ進むはずの光ですら、引力（重力子）の影響は避けられず、曲がってしまうことの例えだと考えればよいのかと思います。

　これ以上詳しいことは専門書を読まなければならないでしょうし、専門書を読むためには、それなりの知識が必要でしょう。
もっとも、専門書でも、重力についての正解は書かれていないと思います（いまの物理学では引力の本当の正体はわかっていないのでしょうから）。
なので、皆さんが書かれた回答で「理解する（納得する）」のが一番だと思いますが。

お礼

ありがとうございます。
私は以前に相対性理論を極めて解りやすく書いた本を読んで、特殊相対性理論が何となく解った気になったものですから（一般相対性理論の方はチンプンカンプンです）、何故重力という力が発生するのかということも、簡単に理解させてもらえるかなぁと質問をしてみたのです。
ところで重力子というのは素粒子の一種なのでしょうか？
それはカミオカンデみたいな物で確認できるのでしょうか？
中学校の時に数学をもっと勉強していれば物理も好きになって基礎を学べたのに、とても後悔しています。

回答No.9

void2000

No.3です。
　２つの物質の間の引力は、その質量の和に比例し、その距離に反比例する。というのは引力に対する科学的なアプローチであるとします。
　そうすると、なぜ引力が存在するのかというのは、哲学的なアプローチかも知れません。なぜ生命は存在するのかとか、ビッグバンはなぜ起こったのかなどというのとよく似ていますね。
　もしかしたら「なぜ」という質問には万人がナットクするような答えは無いのかも知れませんね。

お礼

解りました。ありがとうございます。

回答No.8

ymmasayan

度々、ymmasayanです。

＞で、私が知りたいのは何故質量が存在すると場がゆがむのか？ということなんです。
＞これも真空のエネルギーと同じように理由は解らないけれども実験して確認され
＞ているということなのでしょうか。

理由はよくわかっていないけれども観測でわかっていると言うところでしょう。
（信じようと、信じまいと）
重力レンズという言葉を聞いた事はありませんか。
強力なブラックホールの近くの空間（場）はものすごくゆがんでいるそうです。
同じ光源から出て、ブラックホールのすぐ近くを通る２本の光は場の影響を受けないものと
受けるものが存在する事になり、一方は直進、一方は屈折します。

地球から見ると、１つの星が２つに見える現象（重力レンズ）になります。
重力レンズの現象は沢山観測されています。

重力が光すら曲げる、重力が場を歪めている証拠といえないでしょうか。

お礼

本当に何回もありがとうございます。
結局のところ、何故かは解らないけれども質量があると場がゆがみ、その結果重力が生じるということですネ。
ありがとうございました。

回答No.7

ymmasayan

No.5のymmasayanです。

＞地球上で布でもトランポリンでも重さのある物を上に置けば重力のある方へへこ＞むということは理解できるのです。
＞その地球は重力のない宇宙空間にあるわけで、その場合にどの方向にへこんでい＞るのかというと、実際には地球の中心に向かって重力が働いているのだから、中＞心に向かってへこんでいると言うことになって・・。分け解らなくなるんです。

特に物理の場合、ほんとのところは、まだ研究中で、あることさえ信じてくれさえすれば、あとは全部説明して見せます。という形になっています。

いろんな説明を聞いても、場とは・・、質量が存在するだけで場がゆがむ・・、
更に真空とは何か・・。（宇宙は真空から誕生した）と言われても信じられませんね。
真空→宇宙→エネルギー→物質。　エネルギーと物質は同じものだというのは、かなり信じられるようになりましたが、真空から物質が出来たなど到底信じられません。

下手な説明の後で、いいにくいですが、どこかに信用できそうな原点を見つけて
理解（納得）して下さい。研究者なら別ですが余り深入りは時間の無駄です。

お礼

ありがとうございます。
３年ほど前に文庫版の「やさしい相対性理論」みたいな本（佐藤勝彦版）を読んでから物理に興味を持っちゃって。でも基礎を学んでないもんだから、でも知りたくて・・。
真空のエネルギーというのは、実験して確認されたとニュートン誌にでてましたので、それは素直に信じました。
で、私が知りたいのは何故質量が存在すると場がゆがむのか？ということなんです。
これも真空のエネルギーと同じように理由は解らないけれども実験して確認されているということなのでしょうか。
それとも、私には絶対に理解不能な重力場の方程式から証明されるのでしょうか。それとも重力場の方程式は質量があるだけで場がゆがむと言うことを前提に作られているのでしょうか？
本当にすいません。ご存じでしたら教えてください。

回答No.6

SCNK

「何にもない例えば真空の空間にも、もともと場があるのでしょうか。」
そうです。そういう性質があるということでしょう。目には見えませんが、電波や重力が伝わるという事実が聡明しています。人類も最初はそう思っていなかったのでしょうが、一つ一つそういう事実を発見したのです。

「真空の空間の中でも電波は伝わります。それは解ります。でも、真空の空間にベルトに相当する物があるというところが解りません。文系の頭だと真空は本当に何も無いということなのです。 」
ベルトというより、ばねのような性質があると理解した方がよいかもしれませんね。
もし分かり難ければ、粒子をやり取りするという考え方もあります。すなわち量子力学です。電磁力は光子が伝えます。核間力は中間子です。同じように重力にも重力子があるのではないかといわれています。
世の中の現象には安定と不安定という状態があるのです。たとえば電子が光子つかまえるとエネルギーが高くなり高い軌道を回るようになります。それは不安定な状態なのです。だから光子を放出します。そうすると他の電子のエネルギーが高くなり、同じ事を繰り返すわけです。これによって電磁力が伝わるわけです。重力について、まだこのような詳しい説明ができる段階に科学は進んでいませんが、同じように安定と不安定の間をすべての物体が揺れ動いているのが、我々の住むこの世界なのです。

回答No.5

ymmasayan

No.1のymmasayanです。

＞すると、重い物体が空間にあるとすると、そのグルリ周り全部の空間がへこむと
＞いうことだと思うのですが、これは平坦なトランポリンの場合だと下方に重力が
＞働くのでへこむというのは理解できるのです。でもグルリ周りが全てへこむとい
＞うのが解らないのです。だって、文系の頭だと重力は下方に働くのだから。

トランポリンと言う例がちょっとまずかったですね。
上から落下してくる人を何十人かで救助する布がありますね、あれを想像してください。
もちろん少し伸び縮みする繊維が入っている。

失礼しました。

お礼

ありがとうございます。
地球上で布でもトランポリンでも重さのある物を上に置けば重力のある方へへこむということは理解できるのです。
その地球は重力のない宇宙空間にあるわけで、その場合にどの方向にへこんでいるのかというと、実際には地球の中心に向かって重力が働いているのだから、中心に向かってへこんでいると言うことになって・・。分け解らなくなるんです。
すいません。

回答No.4

SCNK

他の回答者のとおり空間がゆがむからなのですが、もう少し詳しく説明すると、場という考え方をするのです。
場とは重力場、電磁場、張力場などいろいろな使われ方をする考え方ですが、要するに、それぞれの場のある場所には中立の重力とか、電磁力とか、張力が存在しているわけです。これに影響を与える質量とか磁界などが介在すると中立状態が崩れるわけで、それぞれ＋の力だとか－の力などが生じるわけです。もっとも重力の場合は＋しかありません。たとえばトランポリンを考えてみて欲しいのですが、それぞれのベルトが格子状に張ってあるわけです。力が加わっていないときは平らになっていますが、人などが乗るとたわみます。これを俗に空間がゆがむと言っているわけです。このたわんでいる部分には張力が働いています。これが重力や電磁力に該当しているのです。でもたわんでないときにもベルトは存在していますよね。つまり空間の中にはもともとベルトに相当するものがあって、その空間のことを場と言うのです。
電波が伝わるのも電磁場が振動するからです。重力にも重力波というものがあるといわれていますけど、姿や形が見えなくても、空間というのはもともとそういった性質を持っているわけです。

お礼

ありがとうございます。
でも、むずかしくって、ほとんど理解できません。
場というと砂場とか運動場とかしか解りません。
何にもない例えば真空の空間にも、もともと場があるのでしょうか。
真空の空間の中でも電波は伝わります。それは解ります。でも、真空の空間にベルトに相当する物があるというところが解りません。文系の頭だと真空は本当に何も無いということなのです。
場という概念が解らないからなのだと思います。
ごめんなさい。

回答No.3

void2000

物質があるとその部分の空間がひずむからです。
そうするとなぜ物質があると空間がひずむのかとか、空間がひずんだら何故引力が発生するのかという疑問が出てきます。
結局No.1さんや、No.2さんと同じ答えになりますね。

お礼

ありがとうございます。
だから困っているのです。

回答No.2

Singollo

大丈夫、誰にも解りません
それが解明できたら絶対ノーベル賞がもらえます

お礼

チャンスでしょうか？
ありがとうございます。

回答No.1

ymmasayan

最近の物理学では次のように説明されます。
重い物体を平坦な場所（トランポリンみたいなところ）に置くと床が少したわみます。

その床の上に別の物体を置くと、大きな物体の方に転がってゆこうとします。
これが引力だと言うのですが。

お礼

ありがとうございます。
ニュートン誌でそんな図をみたことがあります。
すると、重い物体が空間にあるとすると、そのグルリ周り全部の空間がへこむということだと思うのですが、これは平坦なトランポリンの場合だと下方に重力が働くのでへこむというのは理解できるのです。でもグルリ周りが全てへこむというのが解らないのです。だって、文系の頭だと重力は下方に働くのだから。