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SF的相対論（長文です）
初めて質問致します。 当方、完全な文系で、専門知識のかけらも無いので的外れな質問をしてしまうかもしれませんが、どうか寛容にお答え頂けると幸いです。 実は、SF的な解釈（ある意味トンデモ系）でかまわないので、ある程度科学的な知識を持った人間でも頷けるような解釈を求めています。それについて良いアドバイスを頂けるとありがたいです。 １：特殊相対論における「E=mc^2」、式を変化させると「m=E/c^2」、つまり、エネルギーと、質量を持った物体（適切な言葉では無いかもしれませんが、つまり物質のことです）は、本来（本質）的には「同じ物」だと考えて良いのでしょうか。つまりその「状態」が異なるだけで、本来的には同じ物だと考えて良いのでしょうか。 ２：今では質量からエネルギーの一部を取り出すことができます（原子力などのことです）が、それでは逆に、エネルギーから物質を産む事は可能なんでしょうか。 ３：２の問題が可能であるなら、世に言う「ビッグバン」とは、宇宙規模でその「エネルギー→物質」ということが起ったと考えても良いのでしょうか。 ４：エネルギーが物質に作用して情報を保存することはできます（PCのメモリーなどです）が、逆にエネルギー単独でなんらかの情報をそこに固定させることはできるでしょうか。つまり、例えば霊とか言うものが存在するならば、やはりエネルギーの上にメモリーの機能がないと難しいと思うのです（あくまで例え話です。霊の存在はこの際どうでもいいです）。 極端な話、エネルギーだけで構成された演算装置みたいなもののイメージです。 存在するとしたらどんなものだと思いますか？ 以上について、どなたか科学的な考察をして頂けると大変ありがたいです。 あと、文系にもわかるような噛み砕いた言葉で教えていただけると大変にありがたいです。 宜しければご協力ください。 長文失礼致しました。
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回答の前に、「この宇宙の全ての存在は、粒子性と波動性を同時に持ちます」と宣言しておきます。 さて、質問の答えですが ＞１：（前略）エネルギーと、質量を持った物体・・・（中略）・・・物質は、本来（本質）的には「同じ物」だと考えて良いのでしょうか。（後略） お答えします。 エネルギーと物質は「同じ物」ではありません。 エネルギーは、（粒子の面を見ると）整数の「スピン」という固有の角運動量を持っています。 物質は、±1/2を最小単位とする「スピン」を持っています。 「E=mc^2」は、エネルギーの量と物質の質量は、c^2という比例定数を使うことによって、同じ量として比較が出来るということを、示しているに過ぎません。 ＞２：（前略）逆に、エネルギーから物質を産む事は可能なんでしょうか。 お答えします。 「エネルギーから物質を産む事は不可能です」が、「エネルギーを物質に変換する事は可能」です。 例えば、エネルギーのひとつ「電磁気相互作用」は、電子の静止質量の２倍以上のエネルギーの量があれば、ある条件のもとで、「電子」と「陽電子」という物質に変換する事が出来ます。 （「力」のことを物理学では、「相互作用」と呼びます） ＞３：（前略）「ビッグバン」とは、宇宙規模でその「エネルギー→物質」ということが起ったと考えても良いのでしょうか。 お答えします。 「ビッグバン」は、宇宙（真空）が膨張しながら相転移して、１つの相互作用が、４つの相互作用に分化したと考えられます。 つまり最初は、ごく小さな空間で超高温だった宇宙が断熱膨張により、段々冷えていったため、超高密度だった物質（＝超高エネルギー）が、現在存在する、陽子や電子などの多数の素粒子と重力相互作用、電磁気相互作用等、４つの相互作用に分化したと考えられます。 （宇宙のごく初期は、物質とエネルギーは区別が出来なかったのです） ＞４：（前略）エネルギー単独でなんらかの情報をそこに固定させることはできるでしょうか。（後略） お答えします。 「エネルギーは粒子でもある」と申しましたが、この「粒子」は、ある物理学的状態に無数に存在でき、１つ１つは区別が出来ませんので、情報をのせる（「固定」という言い方は、ここでは適切ではないと思います）ことは、出来ません。 情報をのせることが出来るのは、物質だけです。 従って、「エネルギーだけで構成された演算装置みたいなもの」はありません。 以上、回答してきましたが、物理学に少し詳しい方ならば、文章の内容に対して「ちょっと違う」と思われたかも知れませんが、なるべく大目に見ていただいて、厳しい批判はご勘弁していただけたら幸いです。 質問者さんは、わからないことや、おかしいと思われたらドンドン、「補足」に書き込んで下さい。 その他の方は、別の見方からの「回答」をされたついでに、規約に触れない程度の批判やお叱り（疑問点も一緒に）をお書き込み下さい。 どうしても、「勘弁ならん！」と思われた方は、新たに「質問」を立てて下さい。（なるべく、お手柔らかにお願い致します）
その他の回答 (3)
- bttf2003
- ベストアンサー率37% (230/614)
＃３です。「補足」について回答します。 ＞ビッグバン時にはエネルギーの物質への変換は無かったと考えるべきですか？ 通説では、ビッグバン時にはエネルギーと物質の変換は、短時間で、繰り返し起っていたとされています。 そして、宇宙が誕生してから１０＾(-43)秒後以降に、エネルギーと物質の区別が出来るようになったと考えられています。 そのときの宇宙の大きさは、１０＾(-33)ｍくらいだったといいますから、＃２さんが、おっしゃっている原子の大きさよりもっと小さかったのです。 最後に、質問者さんは、この質問が「相対性理論」の分野だと思っていらっしゃるようですが、実は「E=mc^2」の式以外は、「量子力学」という分野の質問なのです。 ＃３の最初に宣言した文章が、「量子力学」のもっとも基本的な概念です。 以上、ちょっとでも参考になりましたら幸いです。
お礼
度々ご回答頂きましてありがとうございます。私も浅学ながら、これは量子力学的宇宙論かなぁとは思っていました。 質問の趣旨は結局エネルギーと物質の変換が可能かどうかということを伺いたかったのです。それで相対論の式を出しました。 丁寧なお答えをありがとうございました。また質問した時は宜しくお願い致します。
- ryn
- ベストアンサー率42% (156/364)
１：yes エネルギーと質量は互いに変換しうるものです。 ２：yes このような現象を対生成（ついせいせい）といいます。 対というのは物質と反物質が同時に出てくるからです。 ３：yes ただし、宇宙規模といってもビッグバンが起こった直後の宇宙は 原子よりも小さい状態です。 ４： 質量を持たないものは光速で動いてしまうので 普通の物質を全く使わずにある場所に情報を保持する というのはなかなか難しいように思います。
お礼
ryn様、お答え頂きましてありがとうございます！ やっぱりＳＦなどで見かけるエネルギー生命体みたいなものや、霊魂などは、どうあっても科学的には存在が難しそうですね。 回答ありがとうございました！
- melodygoma
- ベストアンサー率25% (40/156)
とりあえず1.について 答えはyes 詳しいhpがありましたよ
お礼
すばやい！ お返事ありがとうございます。 リンク先、拝見致しました。 …数式が読めません（理解できません）でした…(--; 数学的な根拠は多分私が理解できません（すみません）ので、概念的な回答で構いません。 melodygoma様、素早い対応、ありがとうございました！
お礼
bttf2003様、お答え頂きましてありがとうございます！ 厳密な表現ができず、申し訳ありませんでした。 意図を汲んで頂きまして感謝致します。 かなり科学的な回答で勉強になりました。 ありがとうございました！
補足
すみません、お礼とは別に補足質問させてください。 質問は以下の通りです。 ２と３は関連があると考えて良いのでしょうか？ つまりエネルギーの物質への変換がビッグバン時に起ったと考えて良いですか？ それともまだ物質とエネルギーの区別も無い状態からそれらが同時期に相転移（使い方が違ったらすみません。つまり変化することを意図します）してそれぞれの性質を獲得した、と考える方が理に適いますか？ つまりビッグバン時にはエネルギーの物質への変換は無かったと考えるべきですか？ 浅学で申し訳ありません。宜しくお願い致します。