My opinions 浅田 茂 Shigeru-Asada

色々な雑談ネタの整理ページ by 浅田 茂(Shigeru-Asada)

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別のページでも書いたが、私は 「質量エネルギー保存則」 の信奉者だ。これまでこれを最も基本的な判断基準にしてきた

しかしこの質量エネルギー保存則(MC^2+E→不変)で色々考えていくと質量ゼロの物質の存在に行き着いた。私の知識の範囲ではこの結論に矛盾は無い??

ここで私は質量エネルギー保存則やその他保存則から導いた観測にかからない見えない物質を想定するが、この物質は質量を持たず、 どの様な手段でも全く検知できないが、 空間を歪ませ重力場を作る作用だけは持っている。するとこれは銀河運動の謎を解決する為のミッシングマス(ダークマター)そのものではないかと思い始めた。そして最近ではかなり確信している  少し危ないニャー    思い込みは怖いよ 

本論による結論の概要

①2つの物体が何らかの力(重力や電磁場,核力など)で結合すると、その結合
   力に応じた結合エネルギーを放出する。するとその結合物体は2つの合計質量
   よりも結合エネルギーに相当する質量だけ軽くなる  これはまぁ物理的常識だから
     問題なし 
   ここで結合エネルギーが極端に大きくなった場合には結合した物体の質量が極
   限的にはゼロになりうる    これも現在の知識の延長上にあるから、 よしとしよう

②結合した2物体の質量がゼロになっても、 存在をやめたわけではない。 そして
   その質量を無くした物体はどの様な観測にもかからないが、 重力場を作る能力
   はそのまま保存されてい
         かなり大胆な推論だー   後の思考実験による検証を見て判断してくれ   これが
            ダークマター (ミッシングマス) の正体だ と思う

③質量は保存されなければならないとすれば、2つの質量が結合エネルギーを
   出して質量がゼロになったのなら、 その質量はエネルギーが全て受け継がな
   てはならない。 つまりエネルギーにはE/c^2の質量がある。 ただし重力場を作る
   能力は無い    これも従来の理論から大きく外れる   質量と言う性質と重力場を作ると言
    う性質の分離だ。 従来理論の常識では両者はイコールだ 

ここで質量の定義を変更する必要が出てくる。通常の質量がもっている重力場を作る性質と慣性と重力場内で加速度を受ける性質だ。

④結合エネルギー放出で質量がゼロになった物質と通常物質の相互作用は2
   物体間では実質何も起きない。質量がゼロなので他物質の重力場で加速さ
   れる様な事は無い。無質量物体が作る重力場で通常物質は加速されるが、
   無質量物質も同時にその反作用を受けるので光速に加速され衝突コース
   をとる。しかし衝突しても何も起こらず通過する。通過後は通常物質は逆方
   向に加速されるが、光速で逃げる無質量物質には反作用情報が伝わらず、
   拘束されない。通常物質は接近過程で加速され、通過後に同じだけ減速さ
   れるのでエネルギー保存則にも抵触しない。

複数物体間では、この様な打ち消しは完全には起こらない。特に多数の通常物質が分布しているような場合には無質量物質はジグザグ運動となり、それが作る重力場で全ての通常物質が加速される。
  
イメージ 2







ひとやすみ









上記結論を得た背景についての詳細な解説

物体が結合することにより質量が減少するような状況は日常的には経験しない。水素爆弾は水素原子核を核力で結合させる事により巨大な結合エネルギーを放出しているが、 それでもその質量減少は1%程度だ。普通の化学結合(燃焼等)では、それの更に百万分の一程度でしかない。つまり日常的には2つの物体が結合したからといって、 その合体後の質量が減少する事はほとんど経験しない 

しかし測定がむずかしくても化学結合により結合エネルギー相当の質量が減少するという事を否定する人は現在では皆無だろう。 つまり少なくとも物理を勉強した人や学者レベルではみんなこれは認めている  おれも認めよう なんちゃって

しかし結合後の質量が100%消失する様な大きな結合エネルギーを持つ状況は存在しうるだろうか。 これもあり得る事は現在ではほぼ認められていると見てよいだろう。 例えば重力だ。重力は物質が多く集まれば集まるほど結合エネルギーがより大きくなる性質があるので、 大質量(例えば太陽質量の数十万倍以上とか)の物体同士なら、簡単にこの条件は得られる 
  ニュートンの式なら、この結論はネコでも分かる?一般相対論はネコにも私にもムリ!でも結論はほぼ同じと思う

簡潔に言えばブラックホールが出来る条件とは、 重力結合エネルギーが全質量エネルギーを上回る条件と結果的にほとんど等しくなる。 この論で行けばブラックホールは質量を無くしてしまうことになるが、 ブラックホールの場合はその特殊な空間構造によりエネルギーも閉じ込める事ができるので、 質量を持つ物体として存在できている   はしょりすぎ

また電子など荷電素粒子に付いても電気力でこの条件は達せられる可能性がある (文末の解説参照)。電気力結合エネルギーの式には分母に距離が入っている。そのため電荷間の距離が短いと電気力も際限なく強くなっていく。 電子や陽電子は特に小さい素粒子なので、古典的思考法では10^-15m程度まで近づくことが出来る。 
両者が近づいていくと結合エネルギーはどんどん大きくなり10^-13m程度でもう質量相当を超える
   そうなると、そのエネルギーを放出しないと安定できなくなる   同居できないのかねー。 しかしこの飼い主はひたすらニュートン物理と直観で押し通そうとする    そうするしか能力的にムリなのだ!

電子と陽電子が結合すると両者が消えて光(ガンマ線)に変化する事は良く知られている。これの応用がガン診断に使われるPETだ   
 この反応では0.51MeVの光のみが出るので、 他の放射線と識別できる。 しかも2個の0.51MeV光子が正反対の方向に出る。だからその光を検知すれば、それを出した放射性物質が何処にいるのか正確に分かるのだ

この反応の前後では質量エネルギー保存則が厳密に成立している。つまりここでできた光のエネルギーはE=mc^2の式に従い、2つの電子の質量相当の光エネルギーとなる 

しかしこの電子と陽電子は本当に消えてしまったのだろうか?質量全てが結合エネルギーとして光になって放出されたが、その結合体自体は存在し続けていると考えるべきではないか  恐れ多くもディラックさんを無視している   

そこで[図−2]の様な思考実験装置に電子と陽電子を紐でつないだとする。電気力で引き合い近づこうとする力を利用して発電機をまわしエネルギーを取り出す
 電子をヒモで繋ぐなんて不可能だ!などは言いっこ無し。 条件限定の思考実験ならばアリなのだ
 
2つの質量が完全にゼロになる寸前ならば、発電機をモーターにして逆回転させれば引離せるだろう。完全に引離せば元の電子と陽電子になるはずだ。引離してみると電子が1/10のサイズになっていた、なんて事はあり得ないだろう。なぜなら素粒子だから

ということは質量がゼロになる直前でも電場自体はなくなっているわけではない。電子と陽電子も無くなっているわけではない。その延長で考えれば質量がゼロになっても電場はそのまま残っている。でないと引き離す時にエネルギーを受取れないのでエネルギー質量保存則が成立しなくなる

電子、陽電子も存在し続けている。両者の結合体には質量は無いが電場と重力場を作る能力は持ち続けている (後の思考実験で証明)     これについては、まあまあ説得力があるんでないの    初歩物理のはんちゅうではね

しかし電場の場合は+と−があるので少し離れると打ち消し合い、外部からは電場も質量も存在しないように見えるし、そのように振る舞う。 これが目には見えないし、どんな観測にもかからない物質だと推定している    ユーレイだね

しかし重力場に関しては打ち消し合う事がないので、どこまでもその重力場は存在し続ける。重力場はどこまでも届き、密度は低くても広い範囲では全てが加算されるので圧倒的な重力場を形成しうる。つまり宇宙的スケールになると宇宙の動きを支配するほどの圧倒的な重力的存在になりうる
   これを世間ではミッシングマスとかダークマターと呼んでいるのだ!ということにしといてね

この目に見えない物質は電子−陽電子対のみではなく、色々な形の結合体が存在しうる。 例えば陽子と反陽子。 これらは質量がゼロなので存在確率は拡散して、何処にあるか分からないが何処にでもある、という存在だ    おれの得意技といっしょだ

だから大きなエネルギーの光が空間に作用すると、この結合体がそのエネルギーを吸収し、電子と陽電子の対などが発生する。更に大きなエネルギーの光だと陽子,反陽子対なども発生する

ただし、たんに大きなエネルギーの光が空間にあるだけでは対生成はしない。 何らかの形で質量が介在しないと、この結合体にはエネルギーを引き渡せない
  
光が何かと衝突する、つまり光エネルギーが物質に衝突して物質が高度に励起され、 それが光を再放射するのがコンプトン散乱であり、 この高度に励起された物質から陽子−反陽子結合体などはエネルギーをもらって再分離 (対生成) する
  さりげなくコンプトン散乱の解釈を変えてたりして。でも分離に必要なエネルギーに満たない場合は全く受け取らないのだ。いったんわたしてもすくに返却される。このへんは量子力学のわけのわからん世界なのだ

今後、上記の様にして質量が無くなった物質を「消失質量」又は「真の質量」と呼ぶ事にする   使い分けはテキトーだよ   この飼い主には厳密さを求めても無理なのだ

イメージ 3




















   
     本論とは関係ないけど我が家の夕暮れ時。 電柱のある風景は結構好きだ。電柱
     や電線が景観を悪くすると言って地下埋設を推奨する人もいるけど、それって鳥た
     ちも困るだろう?私も景観が寂しくなっていやだ     



思考実験による前記内容の証明

  じー

イメージ 1
            [図−1] 消失質量を作る思考実験装置



思考実験の解説

下記の前提条件1〜4が正しい場合には本論の結論も正しい はず

※前提条件−1
 
質量欠損現象があるのは電磁場、重力場等があるが、ここでは重力場で話を進める。まず上図ボックス③内で何が起ころうと外部との出入りが一切無ければボックス③の総質量,重力場には一切変化が無いとする。これは物理の常識的考え方(質量エネルギー保存則+重力場保存) として採用 →重力場保存も従来から常識の範疇
 これさえOKならば、ほぼ全体もOKなのだ

※前提条件−2
 
ボックス①内にあるA,Bの結合エネルギーをEFとする。初期状態では慣性質量mA,mBは真の質量mA0,mB0に等しいとする。その後両者を近づける事により引力が働き、それが近づくことにより結合エネルギーEFを放出する。この装置ではそのEFがバッテリーに移動するように仕組まれている 
ちょっと分かりにくい表現かもしれないが、あたりまえの事を言ってるにすぎない

※前提条件−3 
 
物質A,Bの状態は可逆性であるとする。つまり結合によりエネルギーを取り出しても次にモーターにエネルギーを与えて巻き上げれば元にもどる。質量エネルギー保存則に従う。これも物理の常識として採用
 これを認めないのはほとんど不可能だろう

※前提条件−4
 
Aにつながるひもに加わる張力F(A)はBにつながる紐に加わる張力F(B)と厳密に等しい。 F(A)=F(B) これが成り立たなければボックス③には正体不明の推力が加わる事になってしまう

 これも認める他無いだろう
 
--------------------------------------------------------------------
以下は思考実験作業と、そこから得られる結論

※作業−1
 
重力場,電磁場等によりAとBがゆっくりとひき寄せられ、そのとき発電モータが発電し発生するエネルギーを全てボックス②内のバッテリに貯える。思考実験なので発電機,バッテリーの効率は100%、質量はゼロとする

※作業−1から得られる結論
 
結合エネルギーを放出すると、その2物体の質量から、その結合エネルギー相当量の質量が欠損するのは周知の事実。ならばボックス③全体の質量は変化しない前提ではボックス①で減少した質量はボックス②に全て移らなくてはならない。つまりエネルギーは質量である(慣性質量,重力質量という性質を持つ)と結論するしかない
  エネルギーは質量としての性質を持つのだ。 しかしこれは世間一般で言われている事と違うかもしれない


※作業−2
  
重力場等が異常に強く、そのため結合エネルギーが極端に大きくなる場合、究極的には(mA+mB)=EF/C^2となりボックス①内の質量がゼロになる。 質量がゼロになる直前の状態でモーターに電力を供給し引き離しにかかると大きな抵抗を示しながらも引離されて行く。 完全に引き離すには先に取り出したエネルギー分を全て与えなくてはならない。完全に引離すと元の状態にもどる

※作業−2から得られる結論
 
上記作業より結合エネルギー放出により質量がゼロになりかけても重力場等は減衰せずに存在する。ボックス③内の総重力場は変化しない前提なので、移動したエネルギー(質量)には重力を作る能力は無い

限りなく質量がゼロになりかけても重力場等は減衰せずに存在する、 と言うことはゼロになっても減衰せずに存在すると言う事だ

物質はボックス①内で存在し続け重力場を作り続ける。この残された物質をここでは消失質量又は真の質量と呼ぶ
    これは世間一般の常識と全く違う。 でも正しいとしないと思考実験結果と矛盾する


※作業−3   
 
物体A,Bからエネルギーがバッテリーに全て移ったとする。すると物体A+Bの質量はゼロになる。しかし真の質量はボックス①内に全て残るためボックス①内には初期と同じ重力場が存在する。ここでエネルギーは質量の性質を持つのでバッテリーをボックス①に近づけると重力場で加速度を受ける

ここで物体A+Bは質量がゼロなので重力場では加速度を受けることは無いがバッテリーとの重力結合力が物体A+Bに働く。これはバッテリーに加わるF(力)を完全に打ち消すベクトルを持ったFとなる

※作業3から得られる結論

消失質量が作る重力場内で他の質量が引力Fを受けた場合、 消失質量にはそのベクトルを打ち消す方向に引力の反作用Fを受ける

※作業−3の詳しい検証 

これを検証するために実験方法を少し変え、例えばAが純粋エネルギーの固まり、Bが消失質量(真の質量のみ)だったとする

Bの作る重力場でAが引かれ、発電モーターからバッテリーにその結合エネルギーが移動する。AとBの紐には厳密に等しい力が働きベクトル合成力が必ずゼロにならなくてはならない。紐を介してエネルギーをとりだすと、保存則を満足するためにはAのエネルギーが減少しなくてはならなきい。結合エネルギーが十分に大きければAのエネルギーはゼロになりうる。すると結合体の質量はゼロになる。

ここでAの紐を外したとする。瞬時にBの紐の張力も消失する。AはBの重力で加速され運動エネルギーを得るが、Aと結合できない限りBの重力場内で振動を続ける

逆にBのみの紐を外した場合は、これも瞬時にAの紐の張力がゼロになる。またAとBの間には重力が働き、引き合う。しかしBの質量はゼロのため距離を縮めて運動エネルギーの形に変化させることもできない。そのため距離は一定となる。反対側に瞬時移動することはエネルギー保存則上、かまわない。

A,B同時に紐を離した場合→実際にはこれらに紐を付けることはできないので、現実的にはこの場合がほとんどだろう

思考実験装置ではBの重力場でAは加速されようとするが、その結合力がBに加わると質量がゼロなので瞬時に光速度で接近し、そのためAには引力は加わらず速度は変化しない。結合エネルギーは増加しないので両者の結合力はゼロとなり、2者間問題としてはAの周囲をBが光速で振動しているイメージとなる。第三者が関係してくると、簡単に分離する

この性質が銀河の不思議な回転運動のもとになっているという仮説をたてる。現在はこの不思議な回転を説明するためにダークマターとかミッシングマスなどという未知の物質があることにして苦しい説明をしている。しかしここで想定した消失質量が
銀河の空間に多量に存在すると仮定すれば、未知の物質にたよらなくても現在の物理の延長上で説明可能となる

二者問題としては消失質量は物質やエネルギーに重力的影響を与えない。しかし複数の消失質量と複数の物質(天体)間の問題としては別であり、結果的に銀河の内外空間に焼失質量が大量に分布していた場合、それのつくる重力場は無視できないものとなり、銀河の不思議な回転運動をもたらしている

物体AとBの二者問題としては何も作用がなく、結合エネルギーゼロに近い状態で緩く結合しているにすぎない。しかし第三者CにとってはAとBの合成重力場で加速度を受ける。銀河面内外には多くの通常物質と多くの消失質量が分布していると考えられる。

  これが一番難解で怪しい結論だ

-------------------------------------------------------------------
余談1:ブラックホールの利用の仕方

思考実験として全く同じ質量のブラックホール2個を[図−2]の実験装置にセットしてみる

すると何も取り出せないはずのブラックホールからエネルギーが取り出せる。しかも両ブラックホールの質量が全てエネルギーになるではないか?

全てのエネルギーを取り出したブラックホールの結合体は質量ゼロの存在になる。しかし重力場は相変
わらず存在し、事象の地平も存在する。だろう? しかし質量はゼロなので光速度で飛び回る? 危なくってしょうがない? しかし質量ゼロだから衝突しても何の作用も無いのだ。 と思ったが、事象の地平が存在するとなるとただでは済まない。ブラックホールに取り込まれてしまう。その結果、質量のあるブラックホールとなり、移動速度もC以下になるのだ

ブラックホールから取り出せるエネルギーは膨大だ。 とても人類が扱いきれる量ではないと思う。銀河だってぶっとばせる。 使い道をよ−く考えてみよう - - - 取らぬタヌキの皮算用   タヌキだよ-

ここで一つの重大な結論が出る。 質量 (=エネルギー) はブラックホールになっても取りだせる。 しかし真の質量はブラックホールになってしまうと取りだせない。 すると遠い将来にはこの宇宙はエネルギーだけの存在する空間になってしまうのではないか?このエネルギーとは光だろう 


余談2:電子と陽電子の電気的結合エネルギーの試算

電子と陽電子がどこまで近づくと電気的結合エネルギーが電子+陽電子の質量相当となり消失質量になるかを計算すると(頼りないが)r=1.409×10^-13 mとなった。古典的な電子直径は5.63×10^-15mだから、古典的な考え方だけれども電子−陽電子間の電気的結合エネルギーは両者の質量相当のエネルギーを超える事ができる

またこの事から、電子,陽電子結合体のサイズは古典的には10^-13m程度(0.0001ナノメートル)だろうと思う。この距離で電子,陽電子の質量は全てエネルギーになり、これを超えて接近しようとすると保存則を満たさなくなり不安定となり光エネルギーの形で全てのエネルギーを放出する ← この理屈は相当怪しい  いいかげんな - - - 

放出すると質量エネルギーがゼロになるので光速度で回転する電荷対になり合体することなく一定の距離を保つ。このとき放出される光は波長が0.0000024ナノメートルなので、何となくもっともらしい数値だ


 イメージ 4


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イメージ 6

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け,銀ロ−付け,プラスチック加工,各種予熱

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イメージ 5



簡単に木材が着火します。 木炭を使った焼肉器の自
動着火装置にも使われています






以下はまだまとめきっていない内容なので無視してください

 [ 図−2] はその見えない物質を作る為の思考実験装置となる。実験方法は後記するとして、これで導ける結論は下記となった。かなり過激な内容だけども私の知識の範囲で考えると、この結論にしかならない     ほんとーか ? 危ないにゃー  

①物質は強い電場、重力場等の影響下で消失質量 (真の質量) とエネルギー
   に分解される     これはまぁいーか  観測事実の延長線上だし

②消失質量には慣性質量や重力質量などの性質は無いが、 空間を歪めて重
   場を作る力がある。消失質量は重力場で加速度を受けたりせず、慣性など
   の性質無い。慣性質量がゼロなので通常は光速度で飛び回っている。 ただし
   検知は不可能     おれだってこれくらいできるわい

③エネルギーには慣性質量, 重力質量という性質があるが、重力場を作る能
   ない。慣性という性質をもち、 また重力場で加速度受ける。 この性質はどの
   様な形態のエネルギーにも等しく存在する    光でも熱でもバネのエネルギーでも全て
    慣性質量と、それに等しい重力質量を持つのだ

③消失質量の重力場内に通常物質が存在すると通常物体にはF=mGの引
   加わるが、同時にこれの反作用が消失質量にも加わる。 この消失質量の挙動
   はかなり奇妙なものになりそうだ。 以下はまだ考えがまとまっていないので無
   茶苦茶な書きかけ文章(茶色部分)

   消失質量が通常物体に近づいていくと、 その重力場の影響を受けてF=mG
   の引力を受ける。そのため通常物体からの反作用力が光速度で消失質量に
   伝わり、 消失質量には通常物体に方向に同じ引力が働き、通常物体に向けて加速される。ただし既に光速度だし質量がゼロなので 
   伝達速度と消失質量の速度が同じなので進行方向の衝突コースにある通常
   物が重力場の影響を受ける事は無い。通過後は消失質量の重力場の影響
   を受けるが、 その反作用の伝達速度と消失質量の飛び去る速度が等しいた
   めに消失質量がそれの反作用を受ける事は無い
 
 
   この消失質量の挙動はかなり奇妙なものになりそうだ
 
1) 通常物質が消失質量に近づくと消失質量が作る重力場でF=mGの力を受け
   るが、 消失質量からの重力場情報が伝わるのは光速度なので、その距離L
   によりL/c秒間の遅れを生ずる
 
2) L/c秒後に通常物質に重力場による力が働くと、その情報がL/c秒後に消失
   質量に伝わり、反作用力Fが消失質量に生じる。 その瞬間、 消失質量は光
   度に加速されて通常物質に向う
 
3)すると約L/c秒後に両者は衝突に近いコースをとるが、消失質量は相互作用
   が無いので何事も無くすり抜ける
 
4)すり抜けた後はL/c秒後に消失質量の作る重力場情報により通常物体は反
   対方向の力F=mGを受ける。 それにより更にL/c後に消失質量には反作用を
   受けるはずであるが、 消失質量は光速度cで飛び去っているため、その情報
   は届かない。 そのため消失質量は引き戻される事なく飛び去る
 
5)多数の通常物体間に消失質量がきた場合、 その反作用が釣り合って動きが
   ジグザクになり、そこにとどめられた様になる場所が存在する。 星がたくさん
   分布し、 星間物質の多い銀河周辺などで、 その様な条件は多く作られる
 
6)宇宙規模でマクロ的に見ると消失質量は銀河等の大質量通常物体からの重
   力的反作用で銀河などに集まろうとする。 しかし通常物質とは合体できない
   性質により、銀河周辺に雲の様に存在することになり、それ以外にも補足され
   ていない消失質量が銀河間空間に多く存在する。 宇宙全体の挙動や銀河回
   転の不思議な運動状態は、 これら大量に雲の様に存在する消失質量が作る
   重力場により説明可能である 



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