第３講重力の問題No1

前回はStringについて簡単な自己紹介をしました。
今回は当初ストリングのがどのように
光や重力を表すのかについて書くつもりでしたが
あまり物理が得意でない方にも雰囲気だけでも
ご理解頂けるように
まずは重力について今回は説明しておきたいと思います。

第1講でも触れた重力についての看過できない問題について
書いてみたいと思います。
重力は毎日私たちが感じている力です。
この身近な力が非常に難しい難問を人類の前に提示しています。

まずは歴史的な話から今日は書いてみたいと思います。
おそらく一番最初に重力の特徴的性格を捉えたのはガリレオです。
有名なピサの斜塔の実験で、重さが違うものでも同時に落ちる
つまり「重力に引かれて落ちるものはどんなものでも同じ時間で
落ちる」ということを示しました。
勿論、空気抵抗があるのであまり地球上で実験してもうまくいかないのですが。

重力にはもう一つの性質があります。
それはどんな物体も重力に引かれるが反発する物質はないということです。
これが重力の特異性とも言える性質で、大問題を引き起こしている原因です。
他の力、例えば分かりやすい電磁気力などでは＋と＋の時は反発しますし
＋と－であれば引き合います。しかも電荷を帯びていない時は力は働きません。
それに対して重力はいつも働いています。
突然重力が働かなくなって、空に飛んでいく人を私は見たことがありません(笑)

この重力の性質を最初に数学的に記述したのはニュートンです。
高校生が習う万有引力の法則です。
しかし、ニュートンの万有引力の法則の式には大きな欠点があります。
それは、まずマイナスの質量を考えても式が成立するのに実際には
マイナスの質量がない、また理論的に同時刻に落ちない物体の考えても
問題はない等です。
そこをニュートンは仕方なく「経験的に」そのような物体は存在しないから
ということで片付けてしまいました。
ただ、ここでニュートンの弁護をしておきますと
ニュートン自身もこの問題には気付いていて
万有引力の法則はなかなか発表しませんでした。
でも、最後は「これで成り立つんだから仕方ない」という感じで
万有引力の法則を発表しました。

この「経験的に」そのような物体は存在しない
という問題を解決したのがアインシュタインです。
アインシュタインは「なぜ物体がいつも重力に対して同じ反応を
するのか」というニュートンが答えられなかった問題を
「経験的な事実」として考えるのをやめるのではなく
これこそが重力の本質的な性質だと考えました。
それを「等価原理」と言います。

ここでお詫びがあります
この「等価原理」については私の相対性理論講議のところで
説明しました
と書きたいところなのですが
まだ、そこまで相対性理論講議が進んでいません。
ゴメンナサイ。

アインシュタインの「等価原理」という発想はまさに
革命的です
「物体が常に重力に対して同じように振る舞う」
のであれば
それはもはや「物体の性質」と捉える必要はない
それは物体が運動する「時空そのものの性質」だと考えることができる
ということをアインシュタインは示しました。
（画面がガクガク揺れ始めたので明日に続きます→）

コメント 2

是非、私の娘も先生にみて頂きたいのですが
先生のホームページはどこを探せば良いのでしょうか？
どのように毎年生徒を募集されていますか？
詳しく教えて頂ければ嬉しいです。
指導は今年が無理ならば来年からでも構いません。
by 神奈川県民 (2010-04-13 20:55) 

いつもブログを読んで頂いてありがとうございます。
私のホームページというのはありません。
生徒は毎年チラシを配ったり、インターネットの家庭教師紹介サイトに登録していたりして募集しています。
ただ、私の仕事は効率よく移動しないと
授業のコマ数が生徒すべての分回れませんので、
最近は生徒の住んでいる場所がよくわからないインターネットの募集のはあまりしていません。
電車移動が長かったり、家が駅から遠すぎる場合は
うまく移動できません。
チラシは駅も自分で通いやすい場所に配れますし
駅から遠い場所にはチラシは配りません。
チラシを見て連絡をくださった方は確実に通える範囲ですので、私としては仕事を引き受けやすいです。
by 物理屋hν (2010-04-15 06:39)