じじぃの「未解決ファイル_137_重力」

[NHK] モーガン・フリーマン 時空を超えて「重力は幻想なのか?」 (2017.02.10) 動画 dailymotion
http://www.dailymotion.com/video/x5bhzwi
How gravity really works 動画 YuTube
http://www.youtube.com/watch?v=DbhuRcmSkMg&feature=related
BRANEWORLDS 動画 YouTube
http://www.youtube.com/watch?v=cVDt_hZ-vek
100分 de 名著 「名著17 アインシュタイン相対性理論』」 2012年11月 NHK Eテレ
●第1回 11月7日放送
光の謎を解き明かせ!
●第2回 11月14日放送
時間と空間は縮む
●第3回 11月21日放送
驚きのエネルギー革命
●第4回 11月28日放送
ゆがんだ宇宙 重力の正体とは
http://www.nhk.or.jp/meicho/famousbook/17_einstein/index.html
BBC地球伝説 「神秘の大宇宙 Episode3 重力の秘密」 2011年11月30日 BS朝日
太陽系を解説した「神秘の太陽系」で、案内役を務めた物理学者ブライアン・コックス教授によるシリーズの第2弾。今回は、宇宙に関する数々の謎に迫る。
第3回のテーマは、“重力の秘密”。宇宙を形づくった重力について解き明かす。重力とは、宇宙のはるか彼方にまで影響を及ぼす、宇宙には欠かせない重要なもの。ブライアンは、無重力体験できるジェット機に乗り込み、私たちを取り巻く環境において、重力がどのような影響を及ぼしているのか解説する。
ブライアンは、まず無重力を体験できるジェット機に乗り込み、重さのない世界を体感する。エンジンを止めた機体が落ちることで、落ちている間、重力から抜け出すことができるのだ。
続いてブライアンは、常に私たちに同じ面を見せて輝いている月に注目する。月は、地球の重力が月の自転と公転の速度を固定したため、地球に対していつも同じ面を見せるようになったのだ。このような重力によるつながりは、地球と月に限ったことではなく、宇宙の隅々まで広がっている。地球を含めた太陽系の惑星の軌道、銀河系を回る太陽系の軌道も、重力によって決まっているのだ。
しかし、地球における重力はそれほど強い力ではない。重力の強さは、惑星によって異なるのだ。ブライアンは、戦闘機のパイロット訓練用に作られた遠心機に乗り、地球以外の惑星の重力を体験する。海王星と同じ重力では、手を上にあげることができたが、木星の重力では、手をあげることすら難しくなった。さらに、もっと強い重力の惑星では、呼吸することもできなくなり、視界がぼやけ、気分が悪くなってしまった。私たち人間の体は、地球の重力で暮らせるように、調整されているのだ。
続いて、すい星に注目。太陽を回るすい星の軌道は、きれいな円ではなく楕円形で、すい星がなぜそのような軌道をとっているのかが科学者たちの長年の疑問だった。
その謎を解明したのが、アインシュタインの「一般相対性理論」である。この理論によって、太陽の重力で時空がゆがんだ結果、すい星が楕円状の軌道をとっているということがわかったのだ。
最後にブライアンは、計り知れない重力を持つブラックホールについて説明する。私たちのいる銀河の中心には、驚くほど高密度のブラックホールがある。時空を極端にゆがめるブラックホールからは、光すら抜け出すことができない。一度飲み込まれてしまったら、決して脱出できないのだ。
ブライアンは、「重力とは、世界の創造主であると同時に破壊者でもあり、その謎は、まだ全て解き明かされていない」と語る。
http://www.bs-asahi.co.jp/bbc/na_62_03.html
ブレーンワールド ウィキペディアWikipedia) より
ブレーンワールド(膜宇宙、braneworld)またはブレーン宇宙論(brane cosmology)とは、『我々の認識している4次元時空(空間3次元+時間)の宇宙は、さらに高次元の時空(バルク、bulk)に埋め込まれた膜(ブレーン、brane)のような時空なのではないか』と考える宇宙モデルである。低エネルギーでは(我々自身を含む)素粒子標準模型相互作用が4次元世界面(ブレーン)上に閉じ込められ、重力だけが余剰次元 (extra dimension, 5次元目以降の次元) 方向に伝播できる、とする。
【歴史、概説】
高次元時空の概念は、もともと素粒子論、場の理論(field theory)に基づいて提唱され、研究されてきた。元来は20世紀初頭に KaluzaとKleinによって提唱されたカルツァ=クライン理論による重力と電磁気力の統一が目的であった。
時空の次元を増やす理論は、カルツァ=クライン理論をはじめとして古くからあるが、余剰次元は小さく丸まっていて通常の低エネルギーの観測手段では見えないとするコンパクティフィケーション(compactification)の考えに基づいていた。これに対し、ブレーン仮説では、余剰次元は小さくはないが、低エネルギーの物質や電磁場はブレーン上にのみ存在でき、重力だけは余剰次元にも存在しうる、と考える。 ブレーン仮説を考えると、物理学における基本的な4つの力(相互作用)のうち、重力だけが極端に弱いという階層性問題を「重力だけがバルク中も作用するから」として説明できる可能性がある。これも高次元模型を考える大きなモチベーションである。空間の埋め込みの数学的研究は19世紀に遡り、物理的なブレーンワールドは、1980年代頃から研究され、発展してきたが、上述のように、1998年頃階層性問題への適用が再認識され、加速器、宇宙等での観測の可能性が指摘されて、一躍注目を集めるようになった。
これらの概念を応用して、宇宙の初期特異点の解決を試みるモデル・ビッグバンの起源を複数のブレーンの衝突で説明するモデル(エキピロティック宇宙論)・宇宙のインフレーションをブレーンの運動で捉えるモデル・宇宙のダークエネルギー問題の解決を試みるモデルなど、宇宙論のさまざまな分野でアイデアが提出され研究されている。 また高次元模型の自然な帰結として、一般相対性理論を高次元時空で考える研究もされてきた。例えば時空が高次元であるならば、陽子ビームを衝突させるLHC加速器でマイクロ・ブラックホールが生成される可能性も指摘され、近い将来実験検証が開始される予定である。 ブレーン宇宙モデルでは、一般に余剰次元の効果の現れるエネルギースケールが、4次元理論での重力スケール(プランクスケール)や従来の高次元宇宙模型(カルツァ・クライン理論)に比べてずっと小さくなり得るため、初期宇宙にブレーンのサイズが余剰次元のサイズと同程度の時期があれば、将来的にその痕跡が宇宙マイクロ波背景放射の揺らぎなどから観測されると期待されている。

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『魂の重さの量り方』 レン・フィッシャー/著、林一/翻訳 新潮社 2006年発行
「必要な謎」の小カタログ (一部抜粋しています)
宇宙を1つにまとめあげているのは何か? サー・アイザック・ニュートンの答えは重力だった。すなわち、石から星まであらゆる物体をたがいに引っぱりあわせる普遍的な力である。われわれは重力と言うアイデアに慣れ親しむよう育ってきたので少しも謎めいてみえないかもしれないが、ここにはニュートンを困らせ、今日でも科学者を悩ませている、ある謎が含まれている。
どのようにして力は空間を超え、遠方の物体に「とどく」ことができるのか? ニュートンは答えることができず、それが「私は仮説をつくらない」と語った理由である。この有名なことばは、彼が、重力がどのように働くかについては何ひとつ示唆せず、ただその働きぶりを示すことにのみ関心を絞っていたことを意味している。しかし重力の背後にある「遠隔作用」の考えは、依然として科学の「必要な謎」でありつづけているのだ。
ニュートンが書いた法則は、物体のあいだの重力が、それらの物体の質量および両者の距離にどう依存するかを記述し、さまざまな現実問題に応用される。科学者はこれを使ってボールや弾丸、ロケットなど「自由飛行」をする物体(重力の効果を除けば等速直線運動をする物体)の軌跡」を予測する。重力には他にもびっくりするような効果がいくつもあって、それについては子供のころに父が説明してくれた。その1つは月が頭上にあるとき、人間の体重が少し軽くなることで、それは月の重力が人間を地球の表面から少し持ち上げるためだ。
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「遠隔作用」の謎は重力に限定されたものではない。それは磁力や電荷を持つ物体間に働く力、および他の2つの自然界の基本的な力−−原子や原子核をまとめている「弱い力」と「強い力」にもあてはめる。ではこれらの力はどのように生じるのか?−−といえば、どうやら「仮想」の粒子を素早く交換することで媒介されているらしい。この仮想粒子は一瞬のうちに現れたり消えたりするが、原子どうしが衝突してばらばらになるときには、多くの場合、十分に長く生き延びて、その存在を確認したり研究したりできるのである。このような粒子は多数発見され、質量や電荷、および、「カラー」「チャーム」「スピン」「ストレンジネス」などの性質によって分類される。これらのラベルは、粒子が機能をはたすのに必要な性質をあらわすものだが(からかい半分のものもあるけれど)、その真の本質は人間のメタファーの記述力を超えており、深遠な「必要な謎」の1つである。力がどのように働くかという物理学者の描像は「量子色力学」と呼ばれる。それは宇宙がどのように形成されたかを(宇宙がどのように終わるかを言及せずに)理解しようとする努力を支えており、また核エネルギー源を探究する(遺憾ながら平和的利用だけでなく、非平和的利用にも)主要な道具となっている。

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どうでもいい、じじぃの日記。
ぼけっと、『魂の重さの量り方』という本を見ていたら、「『必要な謎』の小カタログ」に、こんなことが書かれていた。
「重力の背後にある『遠隔作用』の考えは、依然として科学の『必要な謎』でありつづけているのだ」
ニュートンはりんごが木から落ちるのを見て、引力を発見した。
F=GMm/r2 (万有引力の法則)
確かに、地球の周りを月が回っていて、太陽系では太陽の周りを地球、木星が回っている。
これらは万有引力の法則のよるものなのだろう。そして、これを拡大したものが銀河系なのだと思う。
磁石の周りに磁場が作られ、そこに力が働いていることも分かる。
原子核のなかにも陽子、中性子に何らかの力が働いて結びついているだろうということも想像がつく。
さらに、素粒子と呼ばれる物を構成している一番基本的な粒子にも力が働いているのだろう。
しかし、万有引力の法則と簡単にいうが、銀河系の中で星と星を結びつけている重力とはどんな「モノ」が作用を起しているのだろうか。
太陽系のような星間と別の星間の間は何もない?、空間なのである。
科学者は物体と物体の間に力が働くことを数式で示した。
しかし、その力が何モノなのか、真の本質について説明できていないのである。