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by 木岬さんぽ
【研究】

研究論文
プランクスケールの自然についての幾何的モデルの探究が生む驚異的な成果
成果1
素スピノル重力理論&素スピノル電磁気力理論
4《重力の幾何的モデル》
『時空と物質とライフの起源─自然科学のための3ステップス的諸原理─』Contents
概論
論文1『物質やライフの生成過程が持っているフラクタル構造』
論文2『プランクスケールの自然についての幾何的モデルの探究が生む驚異的な成果』
論文3『要素還元主義の成果を包含する“複雑系の科学”の本質』
付録『科学について』
あとがき
 タイトル Title〈Top〉
 要約 Abstract(Summary)
 イントロ Introduction
 材料&手段(Material&Method)
 素スピノル物理学概論
 成果 Result──素スピノル物理学各論
  
1.素スピノル重力理論&
   素スピノル電磁気力理論

  2.素スピノル素粒子物理学
  3.素スピノル量子物理学
  4.素スピノル弦理論&

   素スピノルループ量子重力理論
  5.素スピノル宇宙論
  
6.素スピノル熱力学
  7.素スピノル進化論
 考察 Discussion
 結論 Conclusion
1《光子の波》
2《重力子の波》
3《質量》
4《重力の幾何的モデル》
5《運動の第1法則(慣性の法則)&第2法則(F=ma)》
6《等価原理》
7《光速度不変性とローレンツ収縮》
8《“時空の曲がり”と重力場の幾何的モデル》
9《量子化された重力、重力場の計算》
10《重力場、エネルギー、質量》
11《アインシュタインの重力場方程式》
12《重力場と“重力線”》
13《重力場の線形性について(詳細版)》
14《連星系パルサーと重力波について》
15《仮想光子による電場や磁場の創発》
16《静電気力と磁力(電荷と磁極のクーロンの法則)
 および、重力と電磁気力の統合》
17《電荷の間に働く“引力と斥力”》
18《磁極の間に働く“引力と斥力”》
19《アンペール-マクスウェルの法則、ファラデーの法則》
20《電気双極子の振動に伴う放射について》
21《光の反射と屈折》
22《重力場と電磁場の比較》

    



研究論文
『プランクスケールの自然についての幾何的モデルの探究が生む驚異的な成果』

成果1
素スピノル重力理論&素スピノル電磁気力理論


4《重力の幾何的モデル》


 素スピノル物理学パラダイムによれば、重力(場)は、原始ヒッグス場(=「原始ヒッグス場ユニット(PHU(=Primordial Higgs(field)Unit))から創発するものの1つです。
 すなわち、重力(場)は、原始ヒッグス場における「重力子&縮みきり“4角形”」および「それ以外の原始ヒッグス場ユニット(PHU)」の総和として創発するものです。

 そのように重力が創発する様子を、幾何的モデルとして、以下に示します。
 この重力の幾何的モデルを使うと、重力子エネルギーEG[J]の値を計算で求めることができます。



 ある質量を持つ物体は、原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”が存在する方向へ進むためには、わざわざ「縮みきり“4角形”」に変形しながら苦労して進む必要がある一方、すでに「縮みきり“4角形”」となっている方向へ進む際には、その手間が省けるので、相対的に、楽に進むことが可能になります。

原始ヒッグス場ユニット
(PHU(=Primordial Higgs(field)Unit))
の“4面体”があると──

運動の際、抵抗を受ける

(原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”を
「縮みきり“4角形”」に変形する手間がかかります)
「重力子&縮みきり“4角形”」
(PHU由来)があると──



(運動の際、抵抗を受けないので)
その方向に運動しやすい


(原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”を
「縮みきり“4角形”」に変形する手間が省けます)


 つまり、原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”の総和は、本来、物質の運動に対して抵抗する働きを持っています。
 この「原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”の総和が、物体の運動に対して与える抵抗」のことを、単純に“原始ヒッグス場抵抗”と呼ぶこととします。


 したがって、原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”が多いほど(=「縮みきり“4角形”」の存在数の密度が小さいほど)、“原始ヒッグス場抵抗”が大きくなるので、物体はその中を進みにくくなり、原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”が少ないほど(=「縮みきり“4角形”」の存在数の密度が大きいほど)、 “原始ヒッグス場抵抗”が小さくなるので、物体はその中を進みやすくなります。

“4面体”(PHU由来)
多い
少ない
「重力子&縮みきり“4角形”」
(PHU由来)
少ない
多い
“原始ヒッグス場抵抗”
=物体が進む際に受ける抵抗
大きい
小さい
その方向へ運動する物体
進みにくい 進みやすい


 例えば、質量M[kg]を持つ物体Pが、次の図のように、一定の頻度で重力子を放出しているとします。

※やはり、簡略化した、便宜上の図です。
 質量、すなわち、「重力子の放出源として働き続ける能力」が一定であるので、同心円上にある重力子の数は、同数となっています。
 しかし、これは、正確な図ではありません。

 1つの理由は、実際は、「重力子の放出源として働き続ける能力」が一定であるという条件を満たしつつ、「2LP[m]間隔の“球殻”」のそれぞれに上にほぼ同数ずつ、「重力子&縮みきり“4角形”」が、ランダムな位置に分布しているからです。
 したがって、厳密に見れば、切り口(平面)上の同心円であれば、外へ遠ざかるほど、「縮みきり“4角形”」の密度は、図よりもさらに減っているはずです。(すなわち、実際の自然(nature)では、同心円上にある重力子の数は、同数となりえません) つまり、上図は、本来3次元で示されるべき内容を、2次元で示している、便宜上のものである、ということになります。
 以下では、「3次元の球殻において同数であること」を、便宜上、この二次元の図が意味していることとします。


 もう1つの理由は、実際は、
 すなわち
、実際は、「重力子の放出源として働き続ける能力」が、一定であることを満たしつつ、「2LP[m]間隔の“球殻”」のそれぞれに上にほぼ同数ずつ、「重力子&縮みきり“4角形”」が、ランダムな位置に、分布しているからです。 その様子は、おおよそ下図のように示せます。
 便宜上、各球殻の“切り口(平面)”上において、8つずつ「重力子&縮みきり“4角形”」が存在しているように図示されていますが、実際には、やはり、3次元の球殻の中に同数ずつ存在していることを意味しています。



 例えば、上図のようなO1、O2、O3の位置を決めます。
 質量M[kg]を持つ物体Pの周囲に、質量m[kg]を持つ物体Qを持ってくることを考えます。
 物体Qは、O1、O2、O3の中で、O1の位置にあるときが「重力子&縮みきり“4角形”」の空間に占める割合(存在数の密度)が最も高い場所にいる(=抵抗をもたらす“4面体”の密度が最も小さい場所にいる)ことになります。逆に、O2の位置にあるときが「重力子&縮みきり“4角形”」の空間に占める割合(存在数の密度)が最も低い場所にいる(=抵抗をもたらす“4面体”の密度が最も大きい場所にいる)ことになります。
 したがって、物体Qは、O1、O2、O3の中で、O1の位置にあるときが最も物体Pの方向へ運動しやすく(移動しやすく)、O3の位置にあるときが最も物体Pの方向へ運動しにくい(移動しにくい)と考えられます。

 つまり、物体Qは、この物体Pに、より近い場所にあるほど、「“原始ヒッグス場抵抗”がより減少している」ことになるので、物体Pに近づく方向に運動しやすく(移動しやすく)なると考えられます。
 すなわち、中心の物体Pに近いほど、「重力子&縮みきり“4角形”」の空間に占める割合(存在数の密度)が、より高くなり、その方向へ運動する際に要する手間(=“原始ヒッグス場抵抗”)が省かれていることになりますので、その方向へ進みやすくなると考えられるのです。

 まさに、このたりに“重力の幾何的モデル”を得るためのヒントがあります。
 なぜなら、物体は、ただただ、「“原始ヒッグス場抵抗の小さい」方に動いているだけであり、その過程が、“重力という力によって引っぱられている”と観察されているに過ぎないという描像が得られるからです。

 つまり、重力とは「“原始ヒッグス場抵抗”が小さい方へと物体が運動しやすいという傾向」によって、そこに存在しているかのように見える力に過ぎないという幾何的モデルが得られるのです。

 以上をもとに、重力[N]を、理論的に計算で求めてみましょう。


「縮みきり“4角形”」の1つ1つは、重力子エネルギーEG[J]を蓄えているとします。
 (この時点では、 2《重力子の波》で先取りして示したように、EG=EP/2π[J](EP[J]は、プランクエネルギー)であることは、まだ不明であるとします。)

 まず、質量M[kg]の中心から、r=2nLP[m]離れた所にある、“厚さ2LP[m]の球殻”を考えます。(nは整数、LP[m]はプランク距離(1LP1.616×10-35[m]

 ある質量M[kg]を持つ物体を中心とする、半径 r の“厚さ2LP[m]の球殻”を考えます。

※図の小さな“4角形”は、半径rの“厚さ2LP[m]の球殻”の中にある「縮みきり“4角形”」(PUH由来)を表しています。


 この、「厚さ2プランク距離(2LP[m])」には、原始ヒッグス場ユニット(PHU)の「“4面体”」や「縮みきり“4角形”」のサイズ、重力子の波長、に相当するという意味があります。
 下図のように、便宜上、“半径r=2nLP[m]の厚さ2LP[m]の球殻”の定義は、『半径r=2nLP[m]の球面の「LP[m]だけ外側の球面とLP[m]だけ内側の球面の間にある厚さ2LP[m]の球殻」』とします。

※話を簡単にするために、「1つの縮みきり“4角形”は、すべて、ちょうど厚さに収まっている」と考えることとします。[m]の球殻”は、想像上の球殻にすぎいので、1つの「縮みきり“4角形”」が、2つの球殻に“またがって”存在することも考えられ、本来は、“凸凹なデジタル球面”を滑らかな球面として、近似的にとらえているにすぎないことになります。)

※なお、たとえ“1cm”でも、r=2nLP[m]の中のnの値は、n≒0.01[m]/2×(1.616×10-35)[m≒0.309×1033と非常に大きなものとなります。

(厳密には、“厚さ2LP



 質量が重力子質量MG[kg]なら、ほぼ、2LPの球殻の1つ1つに、1ずつの「縮みきり“4角形”」が存在するようなペースで、重力子が放出されると考えられるのでした。

※中心の重力子質量MG[kg]の物体からは、厚さ2LP[m]の球殻に、最低1つの「重力子&縮みきり“4角形”」が存在するような頻度で、重力子が放出されます。

※便宜上、“同心円”の集まりとして図示してあるが、実際は、厚さ2LP[m]の“同心球殻”の集まりに相当するのでした。
 そして、実際は、「重力子&縮みきり“4角形”」がほぼ1つずつ、それぞれの「厚さ2LP[m]の“球殻”」のランダムな位置に、分布しているのでした。
 やはり、上図も、厳密に見れば、「本来3次元で示されるべき内容を、2次元で示している、便宜上のものである」ということになります。


 したがって、もし、
質量がM[kg]ならば、2LP[m]の球殻に、「NMM/MG[個]」の「縮みきり“4角形”」が存在するようなペースで、重力子が放出されていることになります。
 すなわち
、質量、すなわち、『「重力子&縮みきり“4角形”」を一定の頻度で放出し続ける放出源として働き続ける能力』が一定であるならば、「質量M[kg]の中心から r=2nLP[m]離れた場所の、厚さ2LP[m]の球殻の中にある“4角形”(縮みきったバネ)の数NM[個]」は、nの大きさ(rの大きさ)に関わらず、どこでも一定であることになります。


 よって、もし、下の左図のように、すべての重力子が「厚さ2LP[m]の球殻」の中に収まっている場合ならば、それぞれの厚さ2LP[m]球殻は、nに関わらず、NM[個]の“4角形”(縮みきったバネ)を持ち、その1つ1つがEG[J]のエネルギーを持ち続けているので、それぞれの「厚さ2LP[m]の球殻」がもつエネルギーは、NMEG(=MEG/MG=Mc2[J])と一定の値に決まることになります。

※上図の“4角形”は、重力子質量MGから放出された重力子によって生じている、「縮みきり“4角形”」を表しています。
 重力子が、すべて“厚さ2LP[m]の球殻”の中に収まっている存在している場合の図です。

※それぞれの縮みきり“4角形”が持つエネルギーは、EG[J]です。
※上図は、すべての重力子が2つの原始ヒッグス場ユニットに、“またがって”存在している場合を示しています。この場合、2つの原始ヒッグス場ユニットにまたがってデュアル共転回が起きています。

※このようにまたがってデュアル共転回している間も、2つの原始ヒッグス場ユニットが蓄えるエネルギーの和は、常に一定のEG[J]です。(2《重力子の波》

 一方、上の右図のように、すべての重力子が、2つの球殻にまたがって共転回している状態になっている場合も考えてみましょう。
 すると、その共転回している時間(T=LP/c[s])の間は、下図のようにエネルギーが経過し、和は一定であっても、それぞれの“4面体”が蓄えるエネルギーは一定でありません。


 したがって、時間平均のエネルギー”を考える必要があります。またがった2つの球殻のそれぞれの“時間平均エネルギー”の値は、単純に最大エネルギー振幅を1/2すれば求まりますので、EG/2[J]となります。一方、各球殻に存在する数は、(1つの球殻に収まっている場合に比べて、2つの球殻にまたがっている場合には)2倍となります。
 したがって、「エネルギーの平均値がEG/2[J]である“4面体”の変形」は、各球殻に“2NM[個]”存在することになり、結局は、それぞれの球殻が持つエネルギーの時間平均は、(EG/2)×2NMNMEG[J] として、(上の左図の場合と同じ式で)計算できることになります。

 したがって、実際は、1つの重力子が「1つの球殻内で、1つの縮みきり“4角形”を作っている状態であるもの」と1つの重力子が「2つの球殻にまたがって、2つのヒッグス場ユニット(PHU)を変形させている状態のもの」が混在していたとしても、計算上、「質量M[kg]の中心から r=2nLP[m]離れた場所の、厚さ2LP[m]の球殻が持つエネルギー」は、時間平均として、単純に、NMEG[J]と求まることになります。

 例えば、ある瞬間に、NM個のうちa個のみが“球殻のペアにまたがっている”というような系で、ある球殻が持つエネルギーの時間平均は、(NM−a)EG+2aEG/2=NMEG[J]と単純に計算できます。(2aとなるのは、ある球殻とその外側の球殻のペアと、ある球殻と内側の球殻のペアの、2種類のペアをカウントするために、aを2倍するからです) なお、時間が経過すると、NM個のうち(NM−a)個のみが“球殻のペアにまたがっている”というような系に変化することも考えられます。この場合も、ある球殻が持つエネルギーの時間平均は、aEG+2(NM−a)EG/2=NMEG[J]と単純に計算できます。


 以上のように時間平均がNMEG[J]として導けることを踏まえた上で、さらに、半径r=2nLP[m]の厚さ2LP[m]の球殻が持つエネルギーの空間的な平均(空間平均)を考慮して計算してみましょう。
 r=2nLP[m]離れた所にある厚さ2LP[m]の球殻の中心の球面の全面積(すなわち、半径r=2nLP[m]の球面積)は、4πr2=16πn2LP2[m2]であり、そのうち、「縮みきり“四角形”」NM−a)[個]、2つにまたがっている重力子によって変形している“4面体”がa[個]とすると、それらが占める面積は、それぞれ、およそ、(2LP2×(NM−a)[m2]、(2LP2×(2a)[m2]となります。全く変形していない“4面体”も、考量すると、「厚さ2LP[m]の球殻が蓄えるエネルギーの“時間&空間”平均」E平均[J]は、次のように計算できます。
 「
厚さ2LP[m]の球殻が蓄えるエネルギーの“時間&空間”平均」E平均
      
={(2L
P2×(NM−a)×(EG)+(2LP2×2a×(EG/2)+ (4πr2−(2LP2NM)×0}/4πr2
      
=NMEG/4πn2    (結局は、先に時間平均として導いたNMEG[J]を、1/4πn2倍していることになりますので、
                1/4πn2は、空間平均化するための項ということになります
      
=(M/MG)×EG/4πn2  
     =Mc
2/4πn2[J]  (EGMGc2[J]を使いました)


 このことは、質量M[kg]の物体が、r=2nLP[m]離れた場所の“厚さ2LP[m]の球殻”という場所に、「重力子&縮みきり“4角形”」の総和として蓄えるエネルギーの“時間&空間”平均は、nの値だけで決まることを示しています。
 しかも、アインシュタインの式E=mc
2[J]の右辺mc2[J]に相当するものがこの式に登場しています。
 このことは、質量エネルギー、すなわち、『「重力子&縮みきり“4角形”」を一定の頻度で放出する源として働き続ける能力』に相当するエネルギーの大きさが、まさに、Mc2[J]であることを示しています。

※しかも、Mc2[J]と同じ大きさのエネルギーを、(質量M[kg]を取り巻く)“厚さ2LP[m]の球殻”という時空がそれそれ(“時間&空間”平均で)等しく持っていることになります。
 すなわち、厚さ2LP[m]の球殻”の原始ヒッグス場がそれそれに蓄える“時間&空間”平均エネルギーが、中心の質量エネルギーMc2[J]に相当するエネルギーに等しいことになります。
 このことは、やはり、エネルギー保存則が明らかに大きく破れていることを意味しています。
 しかし、このことは、(不連続な時空を前提としているので)“ネーターの定理”と調和しており、問題ないのでした。


 そして、しかも各球殻が蓄える
“時間&空間”平均エネルギーの大小関係は、NMEG/(4π・12 > NMEG/(4π・22 > NMEG/(4π・32 > …  > NMEG/4π(n−1)2 > NMEG/4πn2となっています。
 このことは、質量のM[kg]の物体に中心に近づくほど、『「重力子&縮みきり“4角形”」の総和として時空(球殻)に蓄えるエネルギー[J]』が大きくなると同時に“原始ヒッグス場抵抗”がより減少することを意味し、この性質は、重力場が持っていると予想されるものとぴったり合致しています。



 ここで、質量M[kg]の仮想質点を考えてみましょう。
 その周辺には、中心からr=2nLP[m]の場所にある、厚さ2LP[m]球殻のそれぞれにNMEG/4πn2[J]の平均エネルギーが(『「重力子&縮みきり“4角形”」の総和として時空(球殻)に)蓄えられています。

 質量M[kg]の仮想質点の中心からr=2nLP[m]の厚さ2LP[m]の球殻を、質量m[kg]が(質量M[kg]の中心に向かって自由落下しながら)通過する際、厚さ2LP[m]の球殻の平均エネルギーNMEG/4πn2[J]の“抵抗力の少なさ(マイナスの抵抗力)”によって加速され、(単位質量あたり)NMEG/4πn2[J]に等しい運動エネルギーを獲得します。

 単位質量に対する慣性力(単位質量を加速させるのに必要な力)とは、原始ヒッグス場を変形させる抵抗力に相当します。
 この「加速の際の原始ヒッグス場の抵抗力(=慣性力(成果1-5))」が、「厚さ2LP[m]の球殻の平均エネルギーNMEG/4πn2[J]による“抵抗力の少なさ(マイナスの抵抗力)”(=重力(下記で説明します))」の大きさに等しくなります。

※等しくなるからこそ、自由落下において、無重量状態が実現することになります(等価原理を説明する考え方です。6《等価原理》)。
 なお、このとき、下図のように、質量M[kg]の仮想質点から放出されてきた「重力子&縮みきり“4角形”」と単位質量が加速する際に新たに放出されてゆく「重力子&縮みきり“4角形”」の進行方向がほぼ逆で、数が等しくなっていまます。


※なお、球殻の平均エネルギーNMEG/4πn2[J])/2LP[m]が単位質量に働く“抵抗力の少なさ(マイナスの抵抗力)”(=重力)の大きさに相当しています(後に詳しく説明します)。




 単位質量が(質量M[kg]の中心に向かって自由落下しながら)厚さ2LP[m]の球殻を通過する際、2つの力(「加速の際の原始ヒッグス場の抵抗力(=慣性力(成果1-5))」と「厚さ2LP[m]の球殻の平均エネルギーNMEG/4πn2[J]による“抵抗力の少なさ(マイナスの抵抗力)”(=重力(下記で説明します))」)の大きさと働く距離(2LP[m])が同じですので、「獲得する運動エネルギーΔK[J]」と「球殻の平均エネルギーNMEG/4πn2[J]」が等しくなります。

 よって、質量m[kg]が(質量M[kg]の中心に向かって自由落下しながら)球殻内を2LP[m]進む場合には、単位質量の場合の単純にNm倍(なお、Nm=m/MG)に相当する、ΔK=NMNmEG/4πn2[J]だけの運動エネルギーを獲得すると考えられます。
 その理由は次の通りです。

1.「単位質量あたり、NMEG/4πn2[J]に等しい運動エネルギーを獲得する」とは、Nm(=m/MG)=1あたり、すなわち、m=MG[kg]あたり、NMEG/4πn2[J]に等しい運動エネルギーを獲得すると説明できます。

2.獲得される運動エネルギーが質量m[kg]に比例することを単位[J]を保ちながら説明できます。
 すなわち、獲得される運動エネルギーを求める際、質量m[kg]を、Nm[個]に変換することにより、NMNmEG/4πn2[J]の式の中の分子のNM[個]&Nm[個]という単位と、分母のn2[個]2という単位が、ちょうど約分できますので、単位[J]が保たれます。

3.NMNmを逆転させても同じ式になり、つじつまが合います。
 すなわち、NMNmEG/4πn2[J]の式だと、質量m[kg]を中心にして考えた場合に、周囲の質量M[kg]が加速して運動エネルギーを獲得することも同時に説明できることになり、作用-反作用の法則と調和しています。


 したがって、質量m[kg]が、r=2nLP[m]の位置から、質量M[kg]の仮想質点に達するまでに獲得する運動エネルギーの総和は、

ΔK=
n
Σ
k=1
NMNmEG/4πk2(NMNmEG/4π)(1/12+1/22+1/32+…+1/(n−1)2)+1/n2[J]となります。


 ΔK=ΔUですので、このことは、質量m[kg]が、質量M[kg]の仮想質点からr=2nLP[m]だけ離れた位置に存在していたときに持っていた重力ポテンシャルエネルギーUが、

   U=(NMNmEG/4π)(1/12+1/22+1/32+…+1/(n−1)2)+1/n2

 であったということに他なりません。


 したがって、(NMNmEG/4π)(1/12+1/22+1/32+…+1/(n−1)2)+1/n2)を計算することによって、質量m[kg]に蓄えられる重力ポテンシャルエネルギーU[J](の絶対値)を導くことができます。

※重力ポテンシャルエネルギーU[J](の絶対値)は、次のように求まります。
  (NMNmEG/4π)(1/12+1/22+1/32+…+1/(n−1)2)+1/n2≒(NMNmEG/4π)×(π2/6−1/n)
 このことについての詳細な説明は、《量子化された重力、重力場の計算》で行います。



 よって、仮想質点M[kg]からr=2nLP[m]離れた場所にある単位質量MG[kg]の物体が獲得する重力ポテンシャルエネルギーU[J](の絶対値)は、中心から遠ざかるにつれてデジタルに増加する、下図のようなものとして示すことができます。

※単位質量MG[kg]の物体が、質量M[kg]の仮想質点から2LP[m]だけ遠ざかるごとに、(r=2nLP[m]の距離の地点で)n番目の“2LP[m]幅の球殻”が持つ平均エネルギーの分ずつ、重力ポテンシャルエネルギーを蓄えることになります。
 その総和が、単位質量MG[kg]の物体に蓄えられる重力ポテンシャルエネルギーU(の絶対値)に相当していることが読みとれます。

※このように、仮想質点を考え、n=1から足し上げることには、(質点を前提とする)ニュートン力学に対応するという意味があります。

※この曲線の形は、ニュートン力学が示す、単位質量MG[kg]の物体が獲得する重力ポテンシャルエネルギー「−GMMG/r[J]」の曲線の形と等しいです。
 なお、実際は、単位質量MG[kg]の物体が獲得する重力ポテンシャルエネルギーは、幅2LP[m]の間にある“斜めの直線”のように変化すると考えられます。

※以上の説明は、“量子化された重力ポテンシャルエネルギー”について考える際のよりどころとなります。



 この図より、それぞれの「厚さ2LP[m]の球殻が蓄える平均エネルギー」は、単位質量MG[kg]が(仮想質点から遠ざかる際に)それぞれの球殻で2LP[m]移動する間に蓄える重力ポテンシャルエネルギーの変化量(この場合は特に増加量)に他ならないことがわかります。

※なお、この図より、それぞれの「厚さ2LP[m]の球殻が蓄える平均エネルギー」は、単位質量MG[kg]が(仮想質点へ近づく際に)それぞれの球殻で2LP[m]移動する間に消費する重力ポテンシャルエネルギーの変化量(この場合は特に減少量)に他ならないとも言えます。



 今、求めたいのは、力(=重力)F[N]の大きさです。
 その力(=重力)F[N]の大きさとは、単位距離当たりの「重力ポテンシャルエネルギーの変化量」の大きさに他ならないのでした。
※厳密には、保存力の場合、ポテンシャルエネルギーの勾配(gradient)(ポテンシャルエネルギーを偏微分したもの)をマイナスにしたものが(方向を考慮した)力F[N]となるのでした(F=−∇U≡−gradU[N])。


 時空が連続で微分可能な世界であれば、連続である「重力ポテンシャルエネルギー」を単純に「質点からの距離」で微分(厳密には偏微分)することによって、重力の大きさを計算できました。
 しかし、素スピノル物理学パラダイムは、時空を不連続なもの(飛び飛びの値をとるもの)として考えていますので、この(質点からの距離による)微分(厳密には偏微分)は使えません。
 すなわち、これは、単位距離当たりの「重力ポテンシャルエネルギー」の変化量を求めるための分母として“無限小(dx)”を使えないと言うことです。

 それでは、素スピノル物理学パラダイムでは、“無限小(dx)”の代わりに、“単位距離当たり”の「重力ポテンシャルエネルギー」の変化量を計算するための分母として、何を使えば良いでしょうか? それが、まさに“2LP[m](2プランク長)”に他なりません。

※この図より、“無限小(dx)”の代わりに“2LP[m]”を使えば、単位距離当たりの「重力ポテンシャルエネルギーの変化量」の大きさ、すなわち、重力の大きさを“勾配”の大きさとして計算できることが読みとれます。


 つまり、厚さ“2LP[m]”ごとの「重力ポテンシャルエネルギーの変化量」の大きさを、単に“2LP[m]”で割れば、勾配の大きさ、すなわち、重力[N]の大きさを計算で求められることになります。


 「重力ポテンシャルエネルギーの変化量」の大きさとは、まさに、「厚さ2LP[m]の球殻が持つ“時間&空間”平均エネルギーの値」(E平均NMEG/4πn2[J])に他ならないのでした。

 よって、(単位質量MG[kg]の物体に働く)重力F[N]の大きさは、r=2nLP[J]にある厚さ2LP[m]の球殻が持つエネルギーの平均値E平均NMEG/4πn2[J]を、単純に、2LP[m]で割れば求まります。

※厚さ2LP[m]球殻が持つ平均エネルギーを、単純に、2LP[m]で割ることによって“勾配”が計算できます。
 この重力ポテンシャルエネルギーの変化の勾配(上図のピンクの斜線の傾き)を、(“電位勾配”に習って)“重位勾配”と呼ぶこととします。
 この“重位勾配”の大きさが、単位質量MG[kg]の物体に、この場所で働く重力F[N]の大きさに他なりません。


 したがって、質量M[kg]の物体が、その中心からの距離r=2nLP[m]の地点に存在する質量m[kg]の物体に対して働く重力[N]の大きさは、
  F=(NMNmEG/4πn2)×(1/2LP)[N] となります。

 このF=(NMNmEG/4πn2)×(1/2LP)[N]は、同時に、質量m[kg]の物体が、その中心からの距離r=2nLP[m]の地点に存在する質量M[kg]の物体に対して働く重力F[N]の大きさでもあります。
 (やはり、作用-反作用の法則と調和しています)


 つまり、より一般的に言えば、「質量M[kg]の物体(重力子質量MG[kg]のNM個分に相当)と、質量m[kg]の物体(重力子質量MG[kg]のNm個分に相当)の間に働く重力F[N]の大きさは、
 F=(NMNmEG/4πn2)×(1/2LP)[N]で計算できる」ということになります。



 以上より、次の結論がえられます。

 結論1-4.1 質量M[kg]と質量m[kg]の間に生じる重力F[N]の大きさは、次の式で計算できる。

重力F[N]=(NMNmEG/4πn2)×(1/2LP[N]

※ただし、NM[個]=M/MG[個]、Nm[個]=m/MG[個]、EG=MGc2

※なお、NMEG=Mc2[J]、NmEG=mc2[J]です。


 これが、素スピノル物理学パラダイムによる、ニュートンの万有引力の法則の定式化です。

 これをニュートンの万有引力の法則の“素スピノル物理学パラダイム表記と呼ぶこととします。

 このニュートンの万有引力の法則の“素スピノル物理学パラダイム表記”は、ニュートンの重力定数Gを全く用いずに導いたものです。

 したがって、ここには、重力定数Gの理論的に導出法の1つが示されていることになります。
 すなわち、F=(NMNmEG/4πn2)×(1/2LP
       =(M/MG)(m/MG)EGLP/2π ×(1/2nLP)×(1/2nLP
           (NM[個]=M/MG[個]、Nm[個]=m/MG[個]を使用、分母と分子にLPをかける)
       ={(EGLP/2π)/(MG2}Mm/r2[N]  (r=2nLP[m]を使用) 
       ={(c2LP/2π)/MG}Mm/r2[N]  (EG=MGc2[J]を使用)
 より、重力定数G=c2LP/2πMGを、理論的に導くことができることを意味しています。


 このG=c2LP/2πMGと、プランク定数h、光速c、重力定数Gを使った、プランク距離を求める式「LP=(hG/2πc31/2」を変形して求まる「重力定数G=2πc3LP2/h」をイコールを結ぶことにより、MGh/cLP(2π)2[kg]が導かれます。

 よって、プランク質量は、MP=h/2πcLP[kg]ですので、重力子質量MG=MP/2π[kg]であることが導かれます。
 したがって、重力子エネルギーEG=MGc2=MPc2/2π=EP/2π(EP : プランクエネルギー)も導かれます。


 つまり、(すでに先取りして導いた)次の結論に至ることができます。

   結論1-4.2 重力子エネルギーEG[J]は、プランクエネルギーEP[J]を2πで割った値、すなわち、EP/2π[J]に等しい。



 まとめて表記すると次のようになります。

ニュートンの万有引力の法則
F=GMm/r2[N]
=(NMNmEG/4πn2)×(1/2LP[N]
(ニュートンの万有引力の法則の“素スピノル物理学パラダイム表記”)
 
※重力子エネルギーEGEP/2π[J]  r=2nLP[m]

※NMM/MG(=2πM/Mp)[個]  Nmm/MG(=2πm/Mp)[個]
 それぞれの値は、それぞれの質量が、厚さ2LPの球殻の中に存在させることのできる重力子の数に相当します。

NMEG=Mc2[J]は、すべての厚さ2LP[m]の球殻が持つエネルギー、
 1/4πn2は、そのエネルギーの時間的&空間的な平均を求めるための項、1/2LP[1/m]は“重位勾配”を求めるための項です。

※なおニュートンの万有引力Fから計算される重力場GM/r2[N/kg]が、
 (NME
G/4πn2)×(1/2LP)×1/MG[N/kg]であることも理解できます。
 すなわち、ここに、質量m[kg]を掛け合わせれば、ぴったり、ニュートンの万有引力F[N](=ニュートン理論の重力[N])となります。



 NMEGMc2[J]、NmEGmc2[J]NMM/MG[個]、Nmm/MG[個]より、ニュートンの万有引力の法則の“素スピノル物理学パラダイム表記”(NMNmEG/4πn2)×(1/2LP)[N]は、次のように変形できます。
  F=(Mc2/4πn2)×(1/2LP)×m/MG[N]=(mc2/4πn2)×(1/2LP)×M/MG[N]
 この式から、「質量エネルギーが重力場」を作ることが理解できます。
 よって、ニュートンの万有引力の法則の中にも、実は、すでに、アインシュタインの式“E=mc2[J]”が内在していたことになります。
 NMEGMc2[J]、NmEGmc2[J]の関係式は、アインシュタインの式“E=mc2[J]の意味を教えてくれる式だと言うことができます。
 すなわち、“
Mc2[J]”や“mc2[J]”には、「重力子エネルギーEG[J]のNm[個]分に相当するエネルギー」という意味があります。
 しかも、“Mc2[J]”や“mc2[J]には、「すべての“厚さ2LP[m]の球殻”がそれぞれに持っている平均エネルギー」という意味もあります。
  (《重力場、エネルギー、質量》

以上から、例えば、ふつうの電磁波を構成する光子のエネルギーhν[J]と“mc2”が、本来は、全く別ものであることがわかります。




 このニュートンの万有引力F[N]の“素スピノル物理学パラダイム表記”は、「どのようにして重力が生じているか」を説明しています。
 すなわち、質量M[kg](「重力子の放出源として働き続ける能力」)、すなわち、質量エネルギーMc2[J]によって放出され続ける「重力子&縮みきり“4角形”」によって、質量の周囲に、重力に等しい「厚さ2LP[m]の球殻の平均エネルギーNMEG/4πn2[J]による“抵抗力の少なさ(マイナスの抵抗力)”」が生じ、その(重力に等しい)「マイナスの抵抗力」にしたがって運動することが「重力による運動である(万有引力による運動である、重力場(時空の曲り)による運動である)」と見なされていることを示しているのです。

 素スピノル物理学パラダイムで求めた重力F=NMNmEG/4πn2)×(1/2LP[N]は、ニュートンの万有引力の法則F=GMm/r2[N]を量子化したものに相当しています。
 すなわち、このニュートンの万有引力の法則の“素スピノル物理学パラダイム表記”には、どこまでも連続で微分可能な“距離r[m]”が消失しており、プランク距離Lp[m]とそのn倍(整数倍)だけが長さと関連した量として含まれるようになっています。
 このことは、(時空が連続であることを前提としている)ニュートンの万有引力の法則F=GMm/r2[N]と、(時空が不連続であることを前提としている)素スピノル物理学パラダイムで求めた重力F=
NMNmEG/4πn2)×(1/2LP[N] が、nが大きい極限で、一致することを意味します。
 すなわち
、それは、素スピノル物理学パラダイムで求めた重力F=NMNmEG/4πn2)×(1/2LP[N]の(nが大きくなったときの)近似式が、ニュートンの万有引力の法則F=GMm/r2[N]であったということに他なりません。

 つまり、素スピノル物理学パラダイムの重力理論は、マクロのスケールから、プランクスケールというプランクスケールのレベルまで適用できるものであり、少なくとも、ニュートンの万有引力の法則(ニュートンの重力理論)を包含するものなのです。


※(時空が連続であることを前提としている)もう一つの重力理論、アインシュタインの重力場の理論(アインシュタイン方程式)については、《アインシュタイン方程式(アインシュタインの“重力場の方程式”)》 で説明します。


 ニュートンは、重力の働き方を数式化することに見事に成功しました。しかし、「どのようにして、重力が生じるか?」「重力の正体とは、何か?」については、何も述べていないに等しい説明に終始しました。
 以上の素スピノル物理学パラダイムによる説明は、これらの基礎的な問いに、答えの1つを提示しています。

 一方、アインシュタインは、重力を“時空の曲がり”の所産であると見事に説明しました。しかし、そもそも「どのようにして、“時空の曲がり”が生じるか?」「“時空の曲がり”の正体とは何か?」については、ほとんど何も述べていないに等しい説明に終始しました。
 素スピノル物理学パラダイムは、これらの基礎的な問いに、答えの1つを提示します。(《“時空の曲がり”&重力場の実体像》


木岬さんぽ

                     


 タイトル Title〈Top〉
 要約 Abstract(Summary)
 イントロ Introduction
 材料&手段(Material&Method)
 素スピノル物理学概論
 成果 Result──素スピノル物理学各論
  
1.素スピノル重力理論&
   素スピノル電磁気力理論

  2.素スピノル素粒子物理学
  3.素スピノル量子物理学
  4.素スピノル弦理論&

   素スピノルループ量子重力理論
  5.素スピノル宇宙論
  
6.素スピノル熱力学
  7.素スピノル進化論
 考察 Discussion
 結論 Conclusion
1《光子の波》
2《重力子の波》
3《質量》
4《重力の幾何的モデル》
5《運動の第1法則(慣性の法則)&第2法則(F=ma)》
6《等価原理》
7《光速度不変性とローレンツ収縮》
8《“時空の曲がり”と重力場の幾何的モデル》
9《量子化された重力、重力場の計算》
10《重力場、エネルギー、質量》
11《アインシュタインの重力場方程式》
12《重力場と“重力線”》
13《重力場の線形性について(詳細版)》
14《連星系パルサーと重力波について》
15《仮想光子による電場や磁場の創発》
16《静電気力と磁力(電荷と磁極のクーロンの法則)
 および、重力と電磁気力の統合》
17《電荷の間に働く“引力と斥力”》
18《磁極の間に働く“引力と斥力”》
19《アンペール-マクスウェルの法則、ファラデーの法則》
20《電気双極子の振動に伴う放射について》
21《光の反射と屈折》
22《重力場と電磁場の比較》



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