空間について

質問

空間には、電場、磁場、重力場の他にも場はあるんでしょうか。

また空間の性質は全て解明されているのでしょうか。

回答No.2

ereserve67 · ベストアンサー

まず，空間だけでなく時間も含めて時空で考えることが一般的です．そして，電場と磁場は時空では統一されて電磁場（電磁力の場）と呼ばれます．さらに，ミクロなレベルでは弱い力の場，強い力の場があります．つまり，

電磁力，弱い力，強い力，重力

の4つの相互作用の場があります．さらにこれらの相互作用が働く物質の場つまり，

電子，クォーク

などの場があります．これらは私たちの体や物体の構成要素になります．

空間の性質も含めた時空の性質は，宇宙規模ではアインシュタインの重力理論である程度解明されました．しかし，宇宙は一定速度ではなく，実は加速膨張しているとかが観測され，その原因は何かとか，従来の理論で説明できないことがいろいろと報告されています．また，ミクロの世界を支配する法則も理論的には不完全で，完全にすべてを記述する理論は未完成とされています．

これらのことが今後すっきり解明されるのかしないのかは誰にもわかりません．しかし，解明すべく努力している人たち（IMPUなど）がいるのは確かです．その人たちに期待しましょう．

参考URL：

http://www.ipmu.jp/ja

お礼

ありがとう御座います。

続いて教えてください。

電場の単位は[V／m]、磁場の単位は[A／m]、重力場の単位は［N/kg］？ですが、
弱い力の場や強い力の場の単位は何でしょうか。

ミクロなレベルとはどのあたりのものを指すのでしょうか。
原子内部、つまり素粒子レベルのことでしょうか。

回答No.6

noname#175206

お礼、ありがとうございます。#4です。

>ここで不可分であるとは何を意味するのですか？

　物質の無い空間といったものは無意味だということです。物質と空間の双方があって、初めてどちらも存在できます。

回答No.5

s_hyama

一番大切な空間の特性は、速さｘ時間＝距離です。
(ct)^2＝ｘ^2＋y^2＋z^2
ct=x
ですから宇宙で最も大切な法則がはじきの法則です。

回答No.4

noname#175206

マクロの遠距離力としては、電磁力（電磁は不可分）と重力があります。この二つは電磁場、重力場があります。

　原子核内といった狭い領域にのみ作用する力として、弱い力と強い力の二つがあります。この二つは素粒子の交換によって結合するイメージです。通常は場というものを考えません。

　それでも、場の量子論というものは場を考えます。量子力学をさらに推し進めたものです。とてもではないですが、私ごときでは言葉で説明できません。以下のような感じと言うしかないです。すみません。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A0%B4%E3%81%AE%E9%87%8F%E5%AD%90%E8%AB%96

　空間の性質は未解明です。たとえば、一般相対論により、マクロには空間と物質（またはエネルギー密度）が不可分であることは分かります。

　しかし、一般相対論を量子化した量子重力理論はできていません。つまり、重力をミクロに見ることすらできていません。

　空間（物質のある場所を含む）の背後にあるとされるヒッグス場も、ようやくヒッグス粒子の存在が、ほぼ確認できた程度です。

　空間について、知りたいけど分からないことを挙げていけば、キリが無いでしょうね。

お礼

＞一般相対論により、マクロには空間と物質（またはエネルギー密度）が不可分であることは分かります。

ここで不可分であるとは何を意味するのですか？

回答No.3

ereserve67

ANo.2です．

弱い力
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%BC%B1%E3%81%84%E7%9B%B8%E4%BA%92%E4%BD%9C%E7%94%A8
は原子核の中性子が電子や反電子ニュートリノを放出して陽子に変わるβ崩壊を引き起こします．ウィークボソンが相互作用の媒介をしているとされます．これは電磁力と統一的に理解されるようになりました（電弱統一理論）．
強い力
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%BC%B7%E3%81%84%E7%9B%B8%E4%BA%92%E4%BD%9C%E7%94%A8
は言わずと知れた湯川秀樹の中間子論から理解されはじめました．原子核には陽子や中性子が詰まっています．しかし，陽子同士は電気的に反発するにもかかわらずくっついているのです．湯川秀樹は電磁相互作用が光子のやりとりで理解されるように，何か新しい素粒子があってそれが陽子，中性子たちの間でやり取りされて働く力があると仮定しました．その素粒子が中間子とよばれたのです．

この二つに力は素粒子レベルのミクロな世界で働く力なので，マクロな物体に働く電磁力や重力のような記述Newton力学的な記述ではなく，量子論的な記述になります．なぜなら，素粒子はボールのような物体の運動と同じようには捕えがたいからです．だから，ミクロな力の法則（量子論）は，力を媒介する粒子があると考え，この粒子をやりとりすることによって相互作用すると考えます．粒子は運動量をもつので相互作用は運動量の変化をもたらします．運動量の変化を力といっていたのでした．力＝相互作用の単位を含めたこのあたりの理論的な記述の詳細は非常に難しくここには書けません．適切な本で勉強するしかないです．上記のURLに若干の記述があります．

他にネットでも記述は見つかると思いますが，やはり本で読むのが一番だと思います．講談社のブルーバックスにはたくさんそのあたりの本がありますし，次の2冊も読みやすいと思います．

村山斉「宇宙はなんでできているのか」（2010年幻冬舎新書）
大栗博司「重力とは何か」（2012年幻冬舎新書）

回答No.1

aokii

空間には、電場、磁場、重力場の他にも質量場等があります。

空間の性質は全ては解明されていません。

お礼

ありがとう御座います。

質量場？