カテゴリー: 相対性理論

前ブログで、「引力」に地球などの自転の遠心力を加味したのが「重力」というのを説明しました。
厳密に言えば違いますが、ここでは同じとみなして話を進めます。

ニュートンの登場

「引力」に気がついたのは、かのニュートンです。
ニュートンは、万有は引っ張りあっていると思いつき、
全てのものは引力で引っ張りあっているという結論に達したのでした。
だから、
地球は月を引っ張る！「万有引力」。
地球は林檎を引っ張る！「万有引力」。
ってところまでは、まあまあよかったのですが、
力は「作用反作用」という原理があるので、
月は地球を引っ張る！「万有引力」。
林檎は地球を引っ張る！「万有引力」。
ということで、２体（地球と月）は宇宙空間で、
次第に両方動いてくっついてしまうという現象が起きることになってしまった。
さらに、「引力」自体がどうして発生するのかという根本的な原因は、
ニュートンは説明できずに亡くなってしまいました。

アインシュタインの登場

３００年くらい経って、アインシュタインが登場しました。
アインシュタインは、光速度一定の原理から「特殊相対性理論」を確立しました。
１０年後に時間と空間を合わせた時空という概念を創作し「一般相対性理論」確立しました。
簡単にいうと、時間と空間は相対的なもので、質量（重量とは異なりますが、何の影響も受けない本質的な重さのことです。概念的には重量と思ってOKです）によって、時空が歪むということです。
その時空の歪みこそが「重力」の原因ということです。
天体は、その歪みに沿って落ちていく。
よく見るイメージ図はこんなのです。

まあ、地球の質量程度では、時空の歪みはほんの少しですが、
太陽の質量程度になると、時空の歪みがわかるようになります。
時空の歪みに入ると、天体は中心に向かって落ちていくというイメージです。
さらに、アインシュタインは、時空の歪みによる「重力レンズ」を予想しました。

「重力レンズ」が証明されたのは、
見えないはずの天体（たいようの後ろに隠れている天体）が、日食の時に見えた！
ってことで、重力が凸レンズの役割果たした！
ということです。

さらに、「水星の近点移動の誤差」を「時空の歪み」で証明できたことです。
水星軌道は、近点が１００年で５７５秒（１秒は１度の３６００分の１）移動することはわかっていました。
原因は、「摂動」（他の惑星の引力による影響）ということになっていました。
厳密に「摂動」の影響を計算した結果、５２８秒くらいまでは、わかったのですが、
残りの４７秒の原因は「摂動」では、説明できませんでした。

そもそも、５７５秒を観測した人はすごいですが！

その４７秒の誤差を、「時空の歪み」で説明できた！ということです。
だから、「時空の歪み」（一般相対性理論）は正しいということになりました。

アインシュタインは他に、「重力波」とか「ブラックホール」などを予想しましたが、
「ブラックホール」は最近、画像を写すことができて話題になりました。
「重力波」については、科学者たちが捉えようと、躍起になっています。

謎について

アインシュタインにより「重力」の原因が解けた！
と思いましたが、もう一度よく考えてみます。

「水星の近点移動の誤差」と「重力レンズ」の原因が、「時空の歪み」でないとしたら、
「一般相対性理論」は、もしかしたら違っているかもしません。

そもそも、近点移動が起れば、楕円軌道でないわけです。
つまり、厳密には「ケプラーの第一法則」は成り立っていないわけです。

「水星の近点移動の誤差」の謎

前ブログで、天体は「ツリー構造」をしています。と結論付けました。
この考え方からすると、そもそも「摂動」は発生しません。
つまり、「水星の近点移動」の原因は、「摂動」以外で説明できなければいけません。
詳しくは、「近点移動」のところで説明しますが、
簡単にいうと、
水星に小惑星が衝突した時に、
水星の質量が変化したことが原因です。

つまり、バネに錘がついているのを想像してみてください。
それを、引っ張って振動させます。
そうすると、上下に錘は振動します。

その錘を重くすれば、ゆっくり振動します。軽くすれば、早く振動します。

この原理を利用すると、
水星が基準軌道を中心に振動していたとします。
これは、見かけ上「楕円軌道」になります。
その水星に小惑星が衝突したとします。
そして、小惑星の一部が水星に残ったとします。
そうすると、水星の質量が増えます。

水星の質量が増えたことによって、振動が遅くなります。
振動が遅くなることによって、
１振動してに戻ってくるまでに時間がかかるわけです。
この遅れが、見かけ上、近点が移動したように見えます。
質量の変化が近点移動の原因です。

とすると、
水星の近点移動の１００年５７５秒はすべて、質量変化が原因と考えられます。
計算した結果は、このブログに書きました。
原理は、このブログに書きました。

参考にしてください。

これが正しければ、「一般相対性理論」の牙城が崩れます。

「重力レンズ」の謎

重力レンズは、光は質量がないから、重力の影響を受けない！
だから、見えないはずの天体がみえる！
っていうのは、時空が歪んでいるからだ！
というのが「一般相対性理論」を使った証明です。

そこで、もしも光がエネルギーだったらどうでしょうか。
アインシュタインの有名な式E = mc²をつかえば、
エネルギーと質量の変換ができます。
光をエネルギーとすれば、質量と同じとみなすことができます。

「動的エネルギー」だけならば、まっすぐ進みますが、
「静的エネルギー」が注入されれば、軌道が変わります。
それが、「重力レンズ」のような働きをしているのではないかと予想します。

質量の大きい天体の「静的エネルギー」は光の軌道を曲げる大きいので、
光が双曲線軌道を描いて、質量の大きな天体を横切ります。
双曲線軌道は、このブログを参照ください。

これは、予想に過ぎませんが、
これが正しければ、「一般相対性理論」の牙城が崩れます。

「重力レンズ」の記事

これらの理由で、「一般相対性理論」ちょっと待てよ！
と思うのでした。

会議に行かなければんらないので、この辺で！！

アインシュタインの相対性理論について、自分の考えをまとめてみた。

ニュートンの万有引力の法則は、水星の近日点移動について、説明できなかったため、
却下されてしまいました。
その後アインシュタインが、アインシュタインの一般相対性理論で質量による時空の歪みを使って、
計算した結果、みごとに水星の近日点移動が説明できたため、
アインシュタインの一般相対性理論が正しいということになりました。
また、重力レンズやブラックホールの存在などの予想も予想通り的中。
重力波も観測しようとやっきになっています。
時間に関しても、飛行機に積んだ原子時計の時間も実験の結果遅れることがわかり、
GPSの時計には、その計算式が組み込まれています。

ということで、
一見正しいようにみえるアインシュタインの相対性理論ですが、
何点か、疑問があります。

（１）時間が遅れる謎

原子時計が遅れることは、実験の結果わかりましたが、
それがイコール時間の遅れなのか疑問です。
原子時計のコアの仕組みが、速度によって遅くなるというのは事実ですが、
時間が遅れていることとは、ちがうのではないかと思います。
時間の定義をもう少し厳密にやらなければ、
時間の真実が見えてこないのではないかと思います。

（２）水星の近日点移動

近点移動は、水星だけに起こっているわけではありません。
地球の衛星「月」は、８．８５年で近地点が地球の周りを一周します。
それは、アインシュタインの理論では解けません。
地球の質量は時空を大きく曲げるほどの質量を持っていません。
結局、一般的な近点移動の仕組みを考え出す必要があります。
限定的に、水星の近日点移動に当てはめただけで、
理論が正しいというのは、ちょっと待てよ、と思います。

この２点についてだけでも、
なにか、アインシュタインの理論は、
理詰めされていないのではないかと
思ってしまいます。

では、お前なんか良い考えあるのかよ！
ってことですが。
実は、あります。

ニュートンの万有引力とアインシュタインの一般相対性理論　考

まず、ニュートンは、「公転周期」しか考えていないところが、
まちがっているのではないかと思います。
ニュートンの法則では、近日点移動を考慮していない楕円軌道しているところから考えているので、
水星の近日点移動が説明できません。
その結果、アインシュタインのように、時空を引っ張り出してこなければならなくなってしまった訳です。
しかし、アインシュタインの相対性理論では、月の近地点移動は説明できません。
「摂動」を持ち出してこなければなりません。
ここで、補足ですが、アインシュタインは、
水星の近点移動（１００年で575秒）のうち、
摂動による近点移動（528秒）分を差し引いた誤差（４７秒）の近点移動、
それを証明したということです。
実は摂動の計算は私には理解できないのですが。
そもそも、摂動はない派です。
アインシュタインは、摂動派ということになります。
摂動は、ニュートンの万有引力の法則を使って計算されていますから、
なにかしっくりこない感じがします。

公転周期と近日点移動周期の差による近点移動

ケプラーの第一法則「天体の軌道は楕円軌道」です。
と言ってしまったところから間違いがはじまったのです。
近点移動を考慮してないからです。
公転軌道に近点移動を加味すると、軌道は楕円軌道になりません。
楕円軌道に近い軌道というのが正確な表現ではないかと思います。
つまり近日点移動がどうして起こっているかの原理を追求する必要があります。
一般的には摂動だ！ってことになっていますが、それでも誤差がでて、
アインシュタインの一般相対性理論を持ち出してこなければ説明がつきません。
そうすると、空間が歪んでいるという理論を持ち出してこなければなりません。

そこで、近点移動が、２つの周期の差によって生じると考えてみることにします。
１つは公転周期です。
もう一つは、近点移動周期です。
楕円軌道ならば、公転周期＝近点移動周期となりますが、
近点移動する場合は、公転周期≠近点移動周期となります。

公転周期は、平均軌道半径（基準軌道半径）の周期になるので、
平均軌道半径上を移動しているみなすことができます。（仮想的な軌道ですが）
近点移動周期は、近点から近点までの周期となります。（暫定的にサイン波とします（実際は違いますが））
いいかえれば、平均軌道半径を中心に近点と遠点を同じ距離で振動していると考えても差し支えありません。
この２つの周期の差によって、近点移動が発生します。

近点移動の発生、つまり、近点移動周期と公転軌道周期が異なる原因はなんでしょか。

（１）円軌道
（２）楕円軌道
（３）楕円軌道＋近点移動

という順序で軌道が変化しました。

天体（地球）は、当初、親天体（太陽）を中心に円軌道上を動いていました。

天体同士の「衝突」により楕円軌道に変わります。
楕円軌道によって、近日点移動周期が発生します。
衝突された天体は必ず、衝突した位置に戻ってくるので、
この時点では、公転周期＝近日点移動周期となります。

では、どうして公転周期≠近点移動周期となるのでしょうか。

それは、質量の増減です。
質量が増減すれば、近日点移動周期が変わります。
重くなれば、近日点移動周期が長くなります。
軽くなれば、近日点移動周期が短くなります。
イメージとしては、バネにぶら下がっている鉄の球を想像してみてください。

衝突によって質量が変化することで、近点移動が発生するのです。

という考えなら、水星でも、月でも近点移動が同じように説明できます。

どうでしょうか。