アインシュタインの宇宙構造
宇宙の構造といえば、やはりアインシュタインの一般相対性理論になるだろう。
時間と空間の時空という4次元構造を提唱。
このことで、ブラックホールの存在や、水星の近日点移動の謎、
重力レンズの存在を予想し、実際に確かめられてきました。
しかし、空間だけならともかく、時間という概念を持ち込んだところに斬新さはあるが、
いささか無理があるように思えます。
これは、光速度一定の原理に基づいて、考えられた理論です。
もしも、光速度が一定の原理が間違っていたら、もしくは勘違いしていたら、どうでしょうか。
著名な方々が賛同しているのだから、間違い無いとは思いますが、
疑うところから、科学は始まるのです。
ということで、アインシュタインの提唱がないと仮定して、考えてみます。
ニュートンと同じくらいの時代設定にしてみます。
ニュートンの宇宙構造
ニュートンは絶対的な時間と絶対的な空間の中で、物体は動いている。
と考えました。
アインシュタインのフレキシブルな宇宙構造とは違います。
わかりやすい考え方です。
アインシュタインの場合、物体の速度によって、時間が変わりますから、
いちいちローレンツ変換をして計算しなければなりません。
その点ニュートンの方法なら時間は固定されているので、
単に速度のことだけ考えていればいいのです。
宇宙構造はシンプルなはずって思っている私にとっては、
ニュートンが正解って言いたくなります。
宇宙物理学者からの罵声で炎上しそうですが。
実際は、何が正解かはわかりませんが。
ニュートンの考え方で一つおかしいと思うのは、
繋がっていない地球と月や太陽と地球が紐で繋がっているような考えで、
引力で考えてしまったところです。
さらに力で考えたから万有だと。
これが、三体問題や摂動などの弊害を招いたのではないかと。
繋がっていないということは、
物体それ自体で意志を持ってインテリジェントに動くと考えた方がシンプルだったのではないかと思います、
F＝maで全てを統一して考えたかった気持ちはわかります。
力は一見わかりやすいのですが複雑です。加速度は微分、エネルギーは積分など四則演算やべき乗程度の初等数学では簡単に解けません。微積分愛好家の
方に怒られそうですが、個人的には、宇宙の本質ではないと思います。
そこで、四則演算やべき乗程度の初等数学で宇宙論を展開するべく、
エネルギーだけで宇宙論を展開したのがエンディの宇宙構造です。
エンディの宇宙構造
中心天体と周回天体の関係は、
天体間距離の比とその距離に対応した軌道速度の二乗の逆比と同じになります。
つまり、距離が長くなると遅くなり、距離が短くなると早くなります。
全ての天体は本質的に円軌道上を周回し、天体間の距離は円軌道の半径になります。
軌道速度は天体間の距離における軌道速度になります。
楕円軌道はみかけ上楕円軌道に見えるだけで、それも本質は円軌道です。
みかけ上楕円軌道の周回天体の天体間の距離は、（遠点＋近点）の半分が実際の円軌道の天体間の距離になります。
すなわち、全ての周回天体の動きは円軌道として見ることができます。
みかけ上の位置は、楕円軌道上なので、楕円軌道は円軌道＋単振動になりますので、
円軌道に単振動を加味して考える必要があります。
この距離と速度の比の関係を「宇宙構造」とします。
天体が保持している、質量による最大のエネルギーは、
アインシュタインの有名な質量とエネルギーの変換式で算出できます。
これを質量エネルギーと呼びます。
また、エネルギー側から質量を見れば、エネルギーを光速の二乗で割ったものが質量になります。
この質量エネルギーを「宇宙構造」の距離の比と速度の比の両方に掛けた値は同じになります。
これを「宇宙エネルギー構造」と呼びます。これが基本的な宇宙のエネルギー構造になります。
質量エネルギーの距離比を「静的エネルギー」と呼び、
周回天体を中心天体に向かって動かすエネルギーになります。
質量エネルギーの速度の二乗の比を「動的エネルギー」と呼び、
周回天体を中心とは反対に向かって動かすエネルギーになります。
この二つのエネルギーがバランスする位置（中心天体からの距離）で、
本質的に周回天体は円軌道上を動いていることになります。
「静的エネルギー」は、中心天体から供給されています。
そして、天体間の距離に反比例してエネルギー供給量が減ります。
「動的エネルギー」についても、天体間の距離に応じて軌道速度の二乗に反比例します。
ここで、軌道速度の比で、軌道速度の比の分母が光速の場合を考えてみます。
「静的エネルギー」の距離比の分子は周回天体の光速時の中心天体からの距離になります。
結果、質量エネルギーに光速時の中心天体からの距離を掛けた値は一定なので、
任意の距離における静的エネルギーは距離に反比例して算出可能です。
任意の距離の「動的エネルギー」は、単純に質量と軌道速度の二乗になります。
任意の距離を基準軌道半径と呼ぶことにします。
動的エネルギーに関しては、質量に軌道速度を掛けた単純な式でわかりやすいですが、
静的エネルギーの光速時の基準軌道半径はどうやって求めるのでしょうか。
ここでニュートンの万有引力の公式を積分してエネルギーの式に変換した式を使います。
結果から言うと万有引力定数（一般的にGの記号を使用）を
光速の二乗で割った定数これを宇宙エネルギー定数と呼ぶことにします。
その宇宙エネルギー定数に中心天体と周回天体の質量の和を掛けた値になります。
光速時の基準軌道半径は、シュワルツシルト半径の半分の半径になります。
これは、基準軌道を動く天体と天体から垂直（真上）に打ち上げた場合との違いからです。
シュワルツシルト半径は垂直に打ち上げた時の脱出速度と同じです。
シュワルツシルトはアインシュタインの相対性理論から算出しているのですが、
ニュートンの法則から求めたものと偶然同じになったと言うことです。
ここで、重要なことは、脱出するためには、軌道上を動いて、楕円軌道を脱出する方法と、
真上に打ち上げて脱出する方法があると言うことです。
楕円軌道は遠点と近点のわの半分の距離が基準軌道なので、
その基準軌道が無限大になるエネルギーが必要で、真上に打ち上げた場合は、
打ち上げた位置を中心に単振動が起こるのでその振幅が無限大になるエネルギーが必要ということです。
実際は、真上に打ち上げると、単振動したいのに中心天体があるあため、中心天体に衝突してしまいますが。
これが、エンディの宇宙構造の概要です。
