猫のチャーと坊さんの座布団 コンテンツ

(ナレ)ここは、田舎の研究所。

動物好きの女性所長と、頼りになる研究員で宇宙の研究をしている。

そんな中、ある日

保護猫のチャーがあらわれる。びしょ濡れで研究所に顔をだした。

それから、ずっと研究所に居ついた。そして、チュールがお気に入り。

というか、チュールしか食べない。

チャーは、研究所に来る前は、

猫軍団といっしょにあそんでいた。

チャーが研究所に来てから、1年程たった夏の日、

研究所がある町に、
猫嫌いなおじさんが居て、

猫狩りを始めた。


それで、

猫軍団は、あわてて、研究所に逃げてきたのだ。

今や猫軍団は、研究所に住み着いている。

研究所は、

宇宙の研究をしているが、

あまり良い成果があがらない。

論文も駄作続出。

さてさて、研究員は、

スクラップ アンド ビルト だ!!

と意気込んでいる。

はたして、何かいいアイデアや理論が生まれるのか!

(エンディ)まあ、ここで私は一言言いたい!

「もっと宇宙の構造は簡単ではないかと。」

「宇宙の動きは、簡単な数学で動いているに違いない。」

でなければ、宇宙自体が、

超スーパーコンピューターみたいな頭脳を持っていなければ、

この宇宙を保つのはむずかしいです。

(研究員)3体問題すら解けない宇宙って変じゃないですかね!!

3つの天体の動きが、計算できないって。

そりゃ根本の考え方が違っているんじゃないかと思うんですよ。

宇宙は、3体問題は発生しないということでです。(言い切った!)

2つの場合は明確にわかるんだから、

すべては2体問題で解決できるんじゃないかと思うんですよ。

(エンディ)

太陽、地球、月といった関係は、

太陽と地球、地球と月って感じの2体問題なら

宇宙全体が全体がスッキリ!します。

(研究員)太陽が月に関与してくると3対問題になって、動きがややこしくなるんだよな。

でも、ニュートンは万有引力っていってるし、
2対問題だけで、すべて説明するのは難しいんじゃないか。

(エンディ)まあそうだけどね

(研究員)太陽は動いているのに、
太陽が止まっているとみなしても

地球は太陽の周りをうまく回ります。

月は、地球の周りを回っていますが、

太陽の周りも地球といっしょに回っています。

しかし。月から見た地球は、止まっているとみなしても、

うまく説明がつきます。問題ありません。

(エンディ)そうだね、慣性の法則ににています。

太陽のトラックの荷台に、惑星が乗っていて、

惑星のトラックの荷台に、衛星が乗っている、

ようなイメージです。

(研究員)うちのカメたちも同じです。

ニュートンの「重力理論」は、

全ての天体は、関連しあって動いている。

つまり、ネットワーク構造です。

ネットワーク構造の場合、宇宙は複雑な動きをするはずです。

しかし、

太陽系の惑星、衛星の動きは、

宇宙は秩序を持って動いています。

言い過ぎかもしれませんが。そのように見えます。

それでは、そのあたりから研究をはじめてみますか。

そうしましょう

ブラックホールは蟻地獄?

ブラックホールは最近、国際研究チーム「イベント・ホライズン・テレスコープ(EHT)・コラボレーション」は、地球規模の電波望遠鏡ネットワークを使って、私たちが住む天の川銀河の中心にある巨大ブラックホールの撮影に初めて成功しました。

この画像は、EHTによる仮想望遠鏡(地球上の8つの電波望遠鏡を繋げて)で撮影したとのこと)
なんとも、すごい時代ですが!
画像が至るところにあるので、検索してみてください。

ところで、ブラックホールに落ちたらもうでられない!蟻地獄的な巷の噂が流れております。

そこで、その現象が正しいのか、検証してみます。

エンディラボ的解釈

考えるにあたって、
(1)中心性と光の静的エネルギーと動的エネルギーについて検討してみます。

こんな図を作ってみました。

光の動的エネルギーと静的エネルギーの関係

光の動的エネルギー(Ec)は不変なので、
下図の黄色い線のエネルギーを持っています。

①シュワルツシルツ半径の中(2Sa…Escape Static Energy)の外にある場合

中心星の影響は受けません

②光が、シュワルツシルツ半径の中(2Sa…Escape Static Energy)から 光基準軌道半径(ac)にある場合

中心星の影響圏になります

③光基準軌道半径(ac)の内側にある場合

光は入れません。

光基準軌道半径(ac)で、
静的エネルギーと動的エネルギーがバランスしているので、
その中では、バランスしなくなるので
光は光基準軌道半径(ac)のなかには入りません。(入れません?)

結果

acとss(シュワルツシルツ半径)の間で光は動くことになります。
その中を「ブラックホールリング」と呼ぶことにすると
光は、ブラックホールの周りを、リング状に見えることになります。

そして、ブラックホールに光が吸い込まれるのではなく、
入れてもらえないということになります。

ブラックホールと静的エネルギー、動的エネルギーは、下の図のような関係になります。


黒い丸がブラックホールです。
半径は基準軌道半径(ac)になります
シュワルツシルツ半径(ss)とacの間がブラックホールリングになります。
下の線が、静的エネルギー曲線とエスケープ静的エネルギー曲線になります。





シュバルトシルツ半径とブラックホール

1916年 カール・シュバルツシルトは、アインシュタインの重力方程式の解を求め、非常に小さく重い星があったと仮定すると、その星の中心からのある半径の曲率が無限大になり、光も脱出できなくなります。

この半径を、シュワルツシルト半径 または 重力半径と呼び、この半径よりも小さいサイズに収縮した天体は、ブラックホールと呼ばれます。

R= 2GM/c2

where

  M:Mass of the Central Body

  c:Light Speed

  G:Gravitation Constant

証明はこんな具合です

Kinetic Energy : K = (1/2)mVesc…①

Potential Energy : P = GMm/r   …②

K = P

where

脱出速度 c = max Vesc

シュバルトシルツ半径 R= r

①、②式より

R= 2GM/c2

しかし

Kinetic Energy KがなぜVesc2の半分なのでしょうか。よくわかりません。自分的には、ダイナミック(動的)エネルギー(運動エネルギー(キネティックエネルギー)と分けるために命名)は、動的エネルギーAはmv2、すなわち、キネティックエネルギーの2倍ではないかと。

宇宙構造は、(ac/a)=(v/c)2なので、両辺Em=mc2をかけた、宇宙エネルギー構造からすると、右辺の動的エネルギーはmv2になるのでです。動いているば何でもかんでも、1/2になるのはちょっと違うのではないか。と思うのでした。宇宙構造も、宇宙エネルギー構造も、自分が創造したものなので、もう少し知りたい方は、ホームページ呼んでもらうか、私のところにメールを送ってください。

ではでは

宇宙構造 爺放談

アインシュタインの宇宙構造

なんと折角作ったブログが消えてしまった!
まあ、いろいろ信じられないことが起きている昨今、
そんなことはクオークくらいなことだな。と自分を慰める。
アインシュタイン先生は、中学生の頃から大好きでいろいろ本を読みました。
まあまあ特殊相対性理論は、まだついていけたのですが、
一般相対性理論は何のことやらでした。
適当な自分の理解としては、特殊相対性理論は、
光速度一定の法則から組み立てた理論で、時間と長さは速度によって変わりますよ。
また、一般相対性理論は、時間と空間できた時空は一体で、
時空は質量によって歪んでいますよ。
水星の近点移動の不明だった43秒や重力レンズの効果が発見されたことで証明され、
また、時間の進みも、原始時計を飛行機に乗せて測ったら、
ごくわずかであるが遅れることが確認できました。
的くらいに思っていれば、曖昧模糊としていますが、
何となく話について行けるかと。
因みに、その時間の遅れは、GPSにも利用されています。
一見正しい感じが漂っています。

ということで、アインシュタインの宇宙構造は、
時空は天体の質量で歪んでいて、その時空の歪みが重力です。ということです。

http://hologamous52.rssing.com/chan-23296583/all_p7.html

ニュートンの宇宙構造

ニュートンは、かの万有引力で宇宙構造を解き明かそうとしました。
ニュートンはプリンキピアの中で、万有引力について書いていますが、
ワープロ(古い!?ワードか)のない時代に、よく手書きで書いたなあと、
理論以上に制作したことに関心します。
さらに、微分積分についても、構築した才能にひれ伏します。
ちなみに、万有引力をりんごの落下する様を見て思いついたのは、都市伝説です。
本当は月を見てらしいです。
これはあくまでも受け売りですが。
本人が亡くなっているので確認できません。
それはさておき、万有引力については、万有と引力の二つ要素があります。
月もりんごも地球に向かって落ちていきますが、
月に向かってりんごは落ちていきません。
これは地球の方が月より重くりんごの近くにあるからといえばそれまでですが。
木星や土星の衛星同士はどうなんだろうか。
万有なのだろうか。
確かに土星の輪においては、
輪の氷通しが引力に引っ張られている様子と言われている映像が残っています。
何かもしその映像が万有引力によるものならば、
もっと複雑な動きを土星の輪はするはずですが、
整然と回っています。
もちろん軌道速度は、内側の方が早く、外側の方が遅いのですが。
もしも、万有引力だとすれば、多体問題が発生します。
それは複雑な引っ張り合いで、そのうち全ての天体が一つになってしまうことになってしまいます。
これは、引力が作用反作用の法則でお互いに引っ張りあってしまい
、中心天体を止めておく力が働かないためです。
このことは、ニュートンも気がついていました。
なのに、なぜ法則を変えなかったのか疑問です。
他には考えつかなかったというのが正解かもしれません。
重力に関しても、その仕組みについて明言していません。
アインシュタインが初めて一般相対性理論で仕組みを明らかにしました。
とはいえ、その曖昧な法則でも、アポロは月へ行って帰ってこれるし、
ニューホライズンは冥王星まで正確に飛んでいけます。
ロケットはニュートンの法則で操作されています。

http://www.buturigaku.net/main01/Mechanics/Mechanics17.html

エンディの宇宙構造

中心天体と周回天体の関係は、
天体間距離の平均距離(以降 基準軌道半径と呼びます)の比と、
その距離上の平均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。
エンディの宇宙構造では、この距離と速度の比の関係を「宇宙構造」といいます。
これは、ケプラーは、ケプラーの第3法則を使えば簡単に証明できます。
要するに、ケプラーの第3法則の言い換えです。

ケプラーの第1法則は、天体は楕円軌道上を動くと言っています。
エンディの宇宙構造では、楕円軌道は、みかけ上楕円軌道に見えるだけで、

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、
中心は中心天体になります。
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。
楕円軌道のみかけ上の位置は、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。

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。

ここで、

質量エネルギーの基準軌道半径の比を「静的エネルギー」と呼ぶことにします。
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。

質量エネルギーの軌道速度の二乗の逆比を「動的エネルギー」と呼ぶこと‘にします。
周回天体を中心天体とは反対方向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。

本質的と言ったのは、見かけ上は、楕円軌道だからです。
「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、動的エネルギー側の軌道速度の比の分母が光速の場合を考えてみます。

そうすると、動的エネルギーは周回天体の質量に軌道速度の二乗を掛けた値になります。
また、「静的エネルギー」に関しては、基準軌道半径の比の分子が、
周回天体の光速時の中心天体からの基準軌道半径になります。

質量エネルギーに光速時の中心天体からの基準軌道半径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基準軌道半径に反比例します。

動的エネルギーに関しては、質量に軌道速度の二乗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。
シュワルツシルト半径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。

高校の物理で習ったのは後者です。

楕円軌道は遠点と近点の和の半分の距離が基準軌道なので、
上の親軌道に脱出する、
例えば、地球軌道から太陽軌道に移る場合など、
その基準軌道半径が無限大になるエネルギーが必要です。
そのためには、基準軌道の静的エネルギーの2倍のエネルギーが必要になります。
これを「エンディ半径」と呼びます。

真上(進行方向洲直)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。
これは、シュワルトシルツの計算した、
シュワルツシルツ半径で、
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。