アインシュタインの一般相対性理論について

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。




太陽の速度を計算してみた

なんとも、しばらくブログから遠のいていました。
今年は、YouTubeに「月のエキセントリックな軌道」の解明について、アップしようかと思っています。
思っているだけで、なかなか作業は進んでいませんが(汗)

前にも、ブログに書いた記憶があるのですが、
どうも。国立天文台の、「月に関する軌道の説明」には納得できなくて、
なにがおかしいんだろうと、考察してきました。
あっ!なにがおかしいかは、わかっているのですが、

この説明です。
おかしいと思う部分は、
(1)地球も月もともに太陽に引っ張られている
(2)太陽が地球を引っ張る引力で、太陽が月を引っ張る引力を相殺した分 < 地球が月を引っ張る引力
まあ、全部なのですが。
(2)は、計算した結果は上図に示してあります。(数字的にまずおかしいのです。)
それから、相殺した分ってところが、いまいちわからないです。
それは(1)地球は太陽に引っ張られていますが、月は地球に引っ張られていて太陽にには直接ひっぱられていないのではないかと考えるからです。
基本的に、天体の動きを「力」で考えるのは無理があるからです。
力では、刻一刻距離が変化し、ニュートンの万有引力の法則によれば、引力は距離の2乗に反比例するので、
天体の軌道は、不規則によれよれになるはずですが、その傾向はありません。

そこで、自分なりのイメージを考えてみたのが下図です、

これも、少し気に入りません。
力で考えているからです。まあ、自分のイメージには近いと思います。
そこで、エネルギーで考えてみました。

この説明は、長くなるのでまた別の機会に説明します。
簡単に言うと、親と子の間の宇宙空間にエネルギー場ができます。
エネルギー場は、距離に反比例して小さくなります。
そのエネルギー場と、子天体の動的エネルギーがバランスします。
また、親の動的エネルギーと静的エネルギーは、子に継承します。
こんな感じです。

本題に戻って、太陽の軌道速度の計算をしてみます。

g= 6672.59e-14 #万有引力定数 理科年表2015より
UC = 1 / 1000^3 × 3600^2 × 1  #単位変換 m3 s – 2 kg – 1 —> km3 h – 2 kg – 1
G =g × UC            #万有引力定数( km^3 h – 2 kg – 1 )
c = 299792458 / 1000 × 3600  #光速( km / h )
U = G / c^2           #重力定数単位((Endy)U = 7.42426E-31 km/kg

を用意します。

天体質量(kg)

MM = 1.88367e41 #銀河系中心質量
Ms = 1.989e30 #太陽質量


天体間距離(km)

RMs = 25800(光年) × c × 24 × 365= 2.4392e+17

質量エネルギー(kg.km2/h2)

EMs = Ms × c^2 = 2.31676e+48

最小基準軌道半径(Km)

aMsc = U × ( MM + Ms ) = 1.39849e+11 km #銀河 + 太陽

静的エネルギー(kg.km2/h2)

Ss = EMs × ( aMsc / RMs ) #銀河ー>太陽

軌道速度

vs = sqrt( Ss / Ms ) = 817,200.49974(km/h)
vs / 3600 = 227.00014(km/s)

ということで、太陽は、秒速227kmで移動しているって事になりました。

もしも摂動がなかったら万有引力崩壊

今までのブログで、月の8.85年で近地点移動が起こっている事を、
月の質量が変化したことにより起こってた現象と説明しました。
(本サイトの近点移動を参考に)太陽の影響による、出差や二均差などではないと。
言い切った訳ではないが、
太陽の影響では、うまく説明がつかないことは確かなので。か
なり信憑性があると思っている。

惑星について言うと、この現象は、近日点移動ということになるが、
近日点移動の原因は「摂動」ということになっている。
前にも言いましたが、水星の100年で575秒の近日点移動していると観測した方はすごいと思う。
だって、1年で5.75秒しか移動しない訳で、
そもそも1秒って1度の3600分の1だから、とてつもない精度なのだ。

これは、ほんとびっくりです。

たしか、惑星ごとに近地点移動がどのくらいの大きさか、ということが下表のようにわかっている。

アインシュタインの一般相対性理論近日点移動、つまり、摂動効果以外の要因による近日点移動は、

である。すなわち、アインシュタインの一般相対性理論による値が(理論値)と実際の観測による摂動以外の観測値が誤差の範囲でほぼ一致したということである。

そこで、そもそも摂動って何だ!ということになリますが、WIKIpediaの摂動を参考にしてみると、摂動(せつどう、 英語: perturbation)とは、「一般に力学系において、主要な力の寄与(主要項)による運動が、他の副次的な力の寄与(摂動項)によって乱される現象である。摂動という語は元来、古典力学において、ある天体の運動が他の天体から受ける引力によって乱れることを指していたが、その類推から量子力学において、粒子の運動が複数粒子の間に相互作用が働くことによって乱れることも指すようになった。なお、転じて摂動現象をもたらす副次的な力のことを摂動と呼ぶ場合がある」とある。量子力学においての摂動は、よくわかりません。しかし、3体問題の一般解がないわけですから、そもそも、摂動に関しては、当てにならない値ということになります。

前ブログでも述べましたが、三体問題は、ニュートン以来の「ネットワーク理論」(一般的には「万有引力の法則」という)が、未だに信じられているために起こっている訳です。万有が本当にネックになっています。多体問題の解がない中で、近似的な計算式(EMANの物理学・量子力学・摂動論を参照)で解いた近日点移動の量は、あてになるのかということです。だから、水星の摂動による近日点移動532秒(575秒−43秒)は、そもそも、当てにならないのではないかということになる。

アインシュタインの一般相対性理論が正しいと証明された理由の一つが、水星の近日点移動の摂動で計算できない誤差の証明であるので、もしも、近日点移動のそもそもの原因が摂動でないとすると、アインシュタインの一般相対性理論の時空の歪みが重力場という概念も不確かなことになる。アインシュタインの一般相対性理論は、重力レンズや原子時計による時間の遅延などにより正しいことが証明されているので、このことだけで間違っているとは言い切れません。検討の余地が残されています。

それはさて置き、私の理論の中で「親子関係理論」があります。これは、簡単にいうと、子の親は1人という理論です。だから、ニュートン理論のように全ての天体がネットワーク型(万有)ではなく、天体同士は親子関係で、つまり「ツリー型」なのです。親子関係理論は、親判定により自分の親を決める理論です。そして、子の親は1人しかいない、という理論です。さらに、親のメソッド(速度、方向)は、継承され、親が動く方に子は動く。つまり、子から見ると親は止まっているように見える。ということです。これを「軌道慣性」と私は読んでいます。このように考えると、月から見ると、親は地球で地球が止まっているように見える。さらに、太陽のメソッドを地球は継承しているので、地球は太陽が止まっているように見える。しかし、月は、すでに太陽のメソッドを継承している地球の子なので、太陽の事は考える必要がない。ということになる。これが「親子関係理論」の骨子です。

この理論が正しいとすれば、惑星の親は太陽であり、惑星は太陽のメソッドしか継承されません。例えば、水星は木星の影響を受ける事がありません。結果、摂動による影響はない。ということになリます。さらに、すべての天体は、親子の2体問題の連なりなので、多体問題は発生しません。多体問題の解は、「多体問題は起こらない」が回答になります。

では、近日点移動が何で起こるのかということになりますが、私は惑星の質量の変化と考えています。これを私は「質量変化による近点移動理論」と呼んでいます。詳細は当サイトの近点移動を参考にしてください。質量変化によって近点移動が起こるとすると、水星はどのくらいの質量変化があったかということが気になります。これは、後日計算してみます。