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研究研究バージョンアップ履歴
“現代物理学”の危機を解消する新しい手段の紹介
General Theory of 3Steps
and
“EMOES”(Emergent Model of Elementary Spinors)
ver.2.14からver2.17までのバージョンアップ履歴
ネイチャー写真 音楽 7つのコンパス
研究過去のアップ履歴 ver2.14まで

2017年10月4日 2.16.3→2.17
結果1
《静電気力(電荷のクーロンの法則)のEMOES表記と電荷エネルギー
  (および、磁力(磁極のクーロンの法則)のEMOES表記と磁極のエネルギー)
荷量
質量M[kg]
電荷Q[C]
磁極m1[Wb]
定義
「重力子の放出源として働能力」 「“仮想光子”の放出源として働能力」
「“仮想光子”の放出源として働能力」
荷量
質量M[kg]
電荷Q[C]
磁極m1[Wb]
定義
「重力子の放出源として働き続ける能力」 「“仮想光子”の放出源として働き続ける能力」
「“仮想光子”の放出源として働き続ける能力」

結果2
《プレオンモデルの予測について》
◎テーブル プレオンモデルは、電子やニュートリノなどのレプトン”や、“クォーク”はそれぞれ3つのプレオンから、ウィークボソンは6つのプレオンから、光子は2つのプレオンからできている」と予測している。
 ◎プレオンモデルは、電子や電子ニュートリノ、アップクォークやダウンクォーク(およびこれらの反粒子)は、それぞれ3つのプレオンから、ウィークボソンは6つのプレオンから、光子は2つのプレオンからできている」と予測している。
光子
重力子
レプトン(電子、ニュートリノ)&クォーク
グルーオン
ウィークボソン
プレオンの数
2
4
3
6
6
光子
重力子
電子、電子ニュートリノ
アップクォーク、ダウンクォーク
(およびこれらの反粒子)
グルーオン
ウィークボソン
プレオンの数
2
4
3
6
6

《プレオンモデルの予測と“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)》
  一方、スピンが半整数のものは、“フェルミオン”である。
→   一方、スピンが半整数のものは、“フェルミオン”である。
◎フェルミオン(スピンが半整数)になることになる。
→フェルミオン(スピンが半整数)なる。

 次に、レプトン(電子、ニュートリノ…)やクォークというフェルミオン(スピンが半整数)について説明していく。

 レプトン(電子、ニュートリノ…)やクォークは、ともに、スピン1/2である


 そして、プレオンモデルによる予測では、
クォークやレプトン(電子、ニュートリノ)は、プレオン3つから構成されている。

クォーク or レプトン(電子、ニュートリノ)
プレオンモデル相当の
簡略表記
○○○
プレオン
3つ

 次に、スピンが半整数であるフェルミオンについて説明していく。
 例えば、電子や電子ニュートリノ、アップクォークやダウンクォーク(およびこれらの反粒子)は、いずれも、スピン1/2であるので、フェルミオンである


 プレオンモデルによる予測では、
電子や電子ニュートリノ、アップクォークやダウンクォーク(およびこれらの反粒子)、プレオン3つから構成されているとのことであった

電子、電子ニュートリノ
アップクォーク、ダウンクォーク
(およびこれらの反粒子)
プレオンモデル相当の
簡略表記
○○○
プレオン
3つ

 レプトン(電子、ニュートリノ…)やクォークがスピン1/2であるので──  1つ1つのプレオン○も、スピン1/2でければならない。
 (1つ1つのプレオンがスピン1等のボソンなら、レプトン(電子、ニュートリノ…)やクォークも、ボソンになってしまう
 電子や電子ニュートリノ、アップクォークやダウンクォーク(およびこれらの反粒子)が、いずれも、スピン1/2であるので──  1つ1つのプレオン○も、スピン1/2でなければならない。
 (1つ1つのプレオンがスピン1等のボソンなら、電子や電子ニュートリノ、アップクォークやダウンクォーク(およびこれらの反粒子)も、ボソンにならざるをえない
 そこで、クォークやレプトン(電子、ニュートリノ…)を構成するプレオン○は、単独で、“1/3の電荷”を持ちうることを思い出す
 そこで、電子や電子ニュートリノ、アップクォークやダウンクォーク(およびこれらの反粒子)を構成するプレオン○は、単独で、“1/3の電荷”を持ったり持たなかったりすることを思い出そう。
◎もし、個々の素スピノールが“1/3の電荷”を持っているならば、中性のニュートリノは、偶数個の素スピノールで構成されていなければならない。しかし、それは、ボソンであり、ニュートリノがフェルミオンであることと矛盾してまう。
→もし、個々の素スピノールが“1/3の電荷”を持っているならば、中性の電子ニュートリノは、偶数個の素スピノールで構成されていなければならないことになる(なぜなら、素スピノールは、右巻きか左巻きかの二種類しか存在しないので、例えば、右巻き素スピノールがプラスの電荷、左巻き素スピノールかマイナスの電荷というように決めるしかないからである)
 しかし、この「偶数個の素スピノールで構成されている中性の電子ニュートリノ」はボソンに他ならず電子ニュートリノがフェルミオンであることと矛盾してまう。
 以上のことを考え合わせて、レプトン(電子、ニュートリノ)やクォークを構成するプレオン○について、次のものを仮説として提示する。

 
仮説2.2.1 レプトン(電子、ニュートリノ)やクォークを構成するプレオン○の実体は──  「スピン1/2の素スピノール3つ」が下図のように組み合わさることで、新しく生まれる“スピン1/2のスピノール”である。
 以上のことを考え合わせて、電子や電子ニュートリノやアップクォークやダウンクォーク(およびこれらの反粒子)を構成するプレオン○について、次のものを仮説として提示する。

 
仮説2.2.1 電子や電子ニュートリノ、アップクォークやダウンクォーク(およびこれらの反粒子)を構成するプレオン○の実体は──  「スピン1/2の素スピノール3つ」が下図のように組み合わさることで、新しく生まれる“スピン1/2のスピノール”である。

プレオンモデル相当の
簡略表記

“クォーク or レプトンを構成するプレオン”1つ

プレオンモデル相当の
簡略表記

電子や電子ニュートリノ、アップクォークやダウンクォーク
(およびこれらの反粒子)を構成するプレオン”1つ


 素スピノールが3つ集まることで、±1/3の電荷をもちうるプレオン∴を創発し──  このプレオン∴が、さらに3つ集まることによって、スピン1/2のクォークやレプトン(電子、ニュートリノ)を創発すると考えると、プレオンモデルの予測とも、うまくつじつまが合う
→  素スピノールが3つ集まることで、
±1/3の電荷を持つプレオン∴や中性のプレオン∴を創発し──  このプレオン∴が、さらに3つ集まることによって、スピン1/2の電子や電子ニュートリノ、アップクォークやダウンクォーク(およびこれらの反粒子)を創発すると考えると、プレオンモデルの予測とも、うまく調和している
このクォークやレプトンについての“プレオンモデル”の世界をさらに、ズームインする方向で生まれたものが、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の世界だということができる。
 この“プレオンモデル”の世界をさらに、ズームインする方向で生まれたものが、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の世界だということができる。
◎追加  ※以上で説明している「電子や電子ニュートリノ、アップクォークやダウンクォーク(およびこれらの反粒子)とは、第1世代の素粒子に他ならない。
  第2世代、第3世代の素粒子については、結果3で説明する。
◎  仮説2.2.2 プレオン∴の大きさは、2プランク長(2LP)程度である。
→  
仮説2.2.2 プレオン∴の大きさは、2プランク長(2LP[m])程度である。
◎ループ量子重力理論と調和する→ループ量子重力理論と調和している。

 ※プレオン∴は、原始ヒッグス場ユニット(PHU(=Primordial Higgs(field)Unit)の“4面体”から、1つの素スピノールを取り除いたものに相当する、と言える。
→ ※プレオン∴は、原始ヒッグス場ユニット(PHU(=Primordial Higgs(field)Unit)の“4面体”から、1つの素スピノールを取り除いたものに相当すると思われる。
 その上で──  レプトン(電子、ニュートリノ)やクォークのみならず、グルーオンやウィークボソンの幾何学的な実体像について、仮説として、次のように提示する。
→ 
この簡略表記を利用した上で、電子や電子ニュートリノ、アップクォークやダウンクォーク(およびこれらの反粒子)のみならず、グルーオンや、ウィークボソンの幾何学的な実体像について、仮説として、次のように提示する。
◎ 
仮説2.3.2 スピン1/2のクォークやレプトン(電子、反電子ニュートリノ…)は、プレオン∴の3つから創発し、下図のようになっている。
 仮説2.3.2 スピン1/2の電子や電子ニュートリノ、アップクォークやダウンクォーク(およびこれらの反粒子)は、プレオン∴の3つから創発し、下図のようになっている。

素スピノールのネットワーク
“素スピノールモデル”の表記

素スピノールのネットワーク
EMOES表記

クォーク&
レプトン
(電子、反電子ニュートリノ…)
電子や電子ニュートリノ
アップクォークやダウンクォーク
(およびこれらの反粒子)


《電荷の起源について》

 仮説2.3.2によれば、もし、プレオン∴が電荷を持ちえなければ、電子やクォークは、全く同一な幾何的な実体象を持つことになってしまう。
 したがって、電荷の起源──“電荷とは何か?”“電荷は、どのようにして創発しているか?”についての説明は、とても重要である。
 はたして、電荷とは、何なのであろうか?  “素スピノールモデル”によって、電荷の創発は、どのように説明できるであろうか?

 まず、電荷が持っているべき性質を考える。


 電荷とは、「仮想光子の放出源として働き続ける能力」なのであった。 (→結果1)
 つまり、電荷は、「原始ヒッグス場ユニットの中の素スピノールとペアを作って、180度共転回し、すぐさま、180度逆向きに共転回する能力」を持っていなければならない。

 一方、例えば、電子は、3つのプレオン∴からできていて、その1つ1つのプレオン∴が、−1/3というマイナス電荷を持っていると考えられる。
 したがって、“プレオン∴”(3つの素スピノールの組み合わせ)の中に、スピン1/2、電荷±1/3[C]の電荷が、何らかの形で創発すると考えられる。


 果たして
、プレオン∴の中で、正負の電荷は、どのように創発するのであろうか?
 プレオン∴の中で、どのように、正負が決まってくるのだろうか?


 まず、次の仮説を立てた。


 電荷とは、「仮想光子の放出源として働き続ける能力」なのであった。 (→結果1)

 一方、
仮説2.3.2によれば、もし、プレオン∴が電荷、すなわち、「仮想光子の放出源として働き続ける能力」を一切持たなければ、電子や電子ニュートリノ、アップクォークやダウンクォークは、互いに性質の区別がつかないものになってしまう。

 さらに、プレオン∴が持つ電荷が正負の区別を持っていなければ、粒子と反粒子の区別もつかなくなってしまう。

 したがって、電荷の起源──“「仮想光子の放出源として働き続ける能力」がどのように創発するのか?”“正負の電荷の区別は、どのようにして創発しているか?”についての説明は、とても重要である。


 まず、正負の電荷の区別は、どのように創発するのかを考えてみよう。

 例えば、ダウンクォークも電子も、3つのプレオン∴からできていて、ダウンクォークは、そのうちの1つだけが「−1/3のマイナス電荷を持つプレオン∴」であり、電子は、3つともが「−1/3のマイナス電荷を持つプレオン∴」であるのだった。
 したがって、1つの“プレオン∴”(3つの素スピノールの組み合わせ)の中に、スピン1/2、電荷±1/3[C]の電荷が、何らかの形で創発できると考えられる。

 よって、1つのプレオン∴の中で、どのように正負が決まってくるのかに関して、次の仮説を立てた。

厳密には、「すべての電子は、実は左巻きである」という結果になるはずである。
→厳密には、「すべての電子は、実は左巻きである」という結果に至るはずである。
◎  そのことは、“弱い力を受ける電子は、すべて左巻き”であるという事実と合致するのみなず、 結果5の3での仮説、「仮説5.1 すべての電子と陽子は、弱い力によるベーター崩壊によって、中性子から同時に生じた」とも合致する。
→ そのことは、“弱い力を受ける電子は、すべて左巻き”であるという事実と調和しているのみなず、 結果5の3での仮説、「仮説5.1 すべての電子と陽子は、弱い力によるベーター崩壊によって、中性子から同時に生じた」とも調和している。
追加  以上により、電荷の正負の区別がどのように創発するかを説明できたことになる。

 次に、「仮想光子の放出源として働き続ける能力」がどのように創発するのかを説明する。

◎ ※これが、まさに、“二ュートリノ”等を構成する中性プレオンであると考えられる。
(→詳細は下記にて)
→ ※これが、まさに、“二ュートリノ”等を構成する中性プレオンであると考えられる。
(→詳細は後ほど説明する。 《中性プレオンの起源》
◎ 電荷は、仮想光子を放出、それを再吸収するのであった。
→ 電荷は、仮想光子を放出するだけでなく、それを再吸収しうるのであった。

 そして、「“パウリの排他律”に駆動(ドライブ)されて生じる共転回」は、“たとえ仮想光子が再吸収に失敗したとしても”、電荷を持つプレオン∴が存続する限り、ずっと存在し続けると考えられる。
→ そして、「“パウリの排他律”に駆動(ドライブ)されて生じる共転回」は、“たとえ仮想光子が再吸収されなかったとしても”、電荷を持つプレオン∴が存続する限り、ずっと存在し続けると考えられる。
◎追加 ※電荷は、加速運動や周期的な振動による“仮想光子の剥ぎ取り”を介して、光子(orその総和である電磁波)を放出しうると同時に、それらの放出された光子(orその総和である電磁波)はエネルギー非保存の所産であると考えられるのだった。(→結果1)
 そもそも、プレオンは、3つの素スピノールからできており、そのふるまいは、“決定論的カオス”の状態にあると考えられる。
 ここまで、負の電荷を持つマイナスプレオンを例にして説明して来たが、以上の説明は、当然、正の電荷を持つプラスプレオンにおいても、同様に成立する

 そして、マイナスプレオンもプラスプレオンも、ともに3つの素スピノールからできているので、そのふるまいは、“決定論的カオス”の状態にあると考えられる。
◎一部スペースの修正あり。


《ウィークボソンW、W、Z0と、弱アイソスピンについて》
◎アップクォークヒッグス場ユニット(uHU)を含む図の修正

◎アップクォークヒッグス場ユニット(uHU)を含む図の修正

◎ニュートリノヒッグス場ユニットを含む図の修正
◎電子ヒッグス場ユニット(eHU)を含む図の修正

《ウィークボソン質量、および、ウィークボソンと中間子の比較》
◎アップクォークヒッグス場ユニット(uHU)の図の修正
 π中間子
 Wボソン
 π中間子
 Wボソン

結果3
《ヒッグス場と各種の場》
◎各種ヒッグス場ユニットの図の修正

《ヒッグス場ユニット(=ヒッグス場の構成単位)とエネルギー》
◎各種ヒッグス場ユニットの図の修正
電子ヒッグス場ユニット
eHU
クォークヒッグス場ユニット
uHU、dHU
電子ニュートリノヒッグス場ユニット
νeHU

電子ヒッグス場ユニット
eHU
クォークヒッグス場ユニット
uHU、dHU
電子ニュートリノヒッグス場ユニット
νeHU
◎この“ワイボトルの底”の形状を示す図は、まさに、素粒子物理学の標準模型のヒッグス機構に登場する図と調和している。
→この“ワイボトルの底”の形状を示す図は、まさに、素粒子物理学の標準模型のヒッグス機構に登場する図と調和している。
◎なお、上図における“エネルギー密度の大きさ”は、厳密なものではない。 詳細な検討は、今後の課題である。

なお、上図における“エネルギー密度の大きさ”は、厳密なものではない。 詳細な検討は、今後の課題である。

※なお、上図のヒッグス場ユニットの“正4面体”の図は、原始ヒッグス場ユニット(PHU)やプレオン∴ヒッグス場ユニットに相当する図である
◎テーブル
 正多面体構造は、5つある。(正4面体、正6面体(立方体)、正8面体、正12面体、正20面体)
 
これらの正多面体構造は、面の数が多いほど、球に近づき(対称性が高まり)──  球に近づく(対称性が高まる)ほど、頂点の密度も高まる。
  一般的に“密度が高まることで高エネルギー状態になり、逆に密度が下がることで低エネルギー状態になる”と言えるので、素スピノールのネットワークの基本ユニットの正多面体構造においても、“密度が高まることで高エネルギー状態になり、逆に密度が下がることで低エネルギー状態になる”と予想される。
 つまり、5つの正多面体構造の中で言えば、正4面体が
もっとも対称性が低いと同時に密度&充填率が低いので)最もエネルギーレベルが低いことになる。


 ※なお、シンプル一様化原理によって、実在する可能性が高いのは、正20面体の方より、シンプルな正4面体の方である」と考えることもできると思われる。

 正多面体構造は、5つある。(正4面体、正6面体(立方体)、正8面体、正12面体、正20面体)
 
これらの中で最もエネルギーが低いのはどれであろうか?
 それは、構成要素(頂点)の数が最少の正4面体である

正4面体
正6面体
(立方体)
正8面体
正12面体
正20面体
構成要素(頂点)の数
4
8
6
20
12
(※正4面体が4つの構成要素(頂点)からなることは、例えば4つのビー玉を使っても確かめることができる
 なぜなら、当然、構成要素(頂点)の数が多ければ多いほど、エネルギーが大きくなるからである。
 つまり、5つある正多面体構造の中で、最もシンプルな正4面体の構造が最もエネルギーが小さいのである。

 ※なお、「時空の構成要素として可能性が高いのは、正6面体(立方体)、正8面体、正12面体、正20面体の方よりも、最もシンプルな正4面体の方である」と考えることは、シンプル一様化原理とも調和していると思われる
◎テーブル ※当然、より厳密な説明は、今後の課題である。
→ ※より厳密な説明は、今後の課題である。
◎  あるいは、「原始ヒッグス場ユニットとプレオン∴ヒッグス場ユニット”以外のヒッグス場ユニットにおいて、
最もエネルギーが低い状態である“正4面体”の総和として創発するものが“真空”である」という方がよいのだろうか?   詳細な検討は、今後の課題である。
よって、真空とは、「原始ヒッグス場ユニット以外のヒッグス場ユニットにおいて、最もエネルギーが低い状態である“正4面体”の総和として創発するものが“真空”である」ということでよいのだろうか?  詳細な検討は、今後の課題である。


《各種のヒッグス場と質量の関係》

1. 運動エネルギー
  (=外部運動エネルギー(マクロの運動エネルギー))

2. 静止質量エネルギー
  (=内部運動エネルギー(ミクロの運動エネルギー))
  (by ひも(「グルーオンの集積したひも」「LP光子の集積したひも」)
→運動エネルギー
1. 運動エネルギー(ふつうの意味での運動エネルギー)
  (=外部運動エネルギー(external kinetic energy))

2. 静止質量エネルギー
  (=内部運動エネルギー(internal kinetic energy))
→運動エネルギー

※陽子の98%の静止質量エネルギーの大部分を担う「グルーオンの集積したひも」は、当然、質量、すなわち、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の放出源として働き続ける能力を持っている。
 一方、この「グルーオンの集積したひも」を創発する「プレオン∴ヒッグス場ユニット」は、(「グルーオンの集積したひも」(“4角形”(縮みきったバネ))を創発していているときのみならず)“4面体”のとき、その「プレオン∴の軌道運動」のおかげで、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の放出源として働き続ける能力」、すなちわ、質量を持つと考えられる。
 そして、「グルーオンの集積したひも」を構成しているときは、“物質の質量”としてカウントされ、“4面体”を構成しているときは、“ダークマター”としてカウントされると考えると、つじつまが合いそうである。(→EMOES宇宙論)
 なお、四極子は、どちらにカウントされるのだろうか? エネルギーの大きさや観測の状況によるのかもしれない(例えば、ミューオン(下の説明)として観測されれば、物質としてカウントされ、観測されなければダークマターとしてカウントされるというように──)。  詳細な検討は、今後の課題である。
 ※陽子の98%の静止質量エネルギーの大部分を担う「グルーオンの集積したひも」は、当然、質量、すなわち、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の放出源として働き続ける能力を持っていると考えられる(あるいは、実質的には、「グルーオンの集積したひも」の両端のクォークの運動エネルギーが、その98%の質量を担っているということも考えられるかもしれない。 詳細な検討は、今後の課題である)
 一方、この「グルーオンの集積したひも」を創発する「プレオン∴ヒッグス場ユニット」は、“4面体”のとき、その「プレオン∴の軌道運動」のおかげで、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の放出源として働き続ける能力」、すなわち、質量を持つと考えられる。
 そして、「グルーオンの集積したひも」を構成しているときは、“物質の質量”としてカウントされ(or両端のクォークの運動エネルギーに転化されて質量を消失して)、“4面体”を構成しているときは、“ダークマター”としてカウントされると考えると、つじつまが合いそうである。詳細な検討は、今後の課題である。(→EMOES宇宙論) 


《電子と“電子ヒッグス場ユニット(eHU)”との相互作用》
◎電子ヒッグス場ユニット(eHU)の図の修正

電子ヒッグス場ユニット
eHU=electron Higgs(field)Unit


「左巻き電子2つ」のペア
&「右巻き陽電子2つ」のペア
電子ヒッグス場ユニット
eHU=electron Higgs(field)Unit


「左巻き電子と右巻き陽電子」のペア×2

◎電子ヒッグス場ユニット(eHU)の図の修正

◎電子ヒッグス場ユニット(eHU)の図の修正


◎電子ヒッグス場ユニット(eHU)の図の修正

◎電子ヒッグス場ユニット(eHU)の図の修正


◎テーブル内  質量獲得は、「原始ヒッグス場」の完成にともなって、あるいは、「電子の加速(=運動エネルギー順位Knの増加」にともなって、達成されるのである。
 電子が、電子ヒッグス場ユニットと相互作用するだけでは、達成されないのである
→ 質量獲得は、単に電子ヒッグス場ユニットと相互作用するだけでは達成されず、完成した「原始ヒッグス場」との相互作用があってはじめて、達成されるのである。

◎  ※“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、対消滅した状態、すなわち、ヒッグス場ユニットの“正4面体”が形成されている状態では、重力子の放出がなくなることを予想している。
  すなわち、粒子と反粒子のペア(完全に同じ組成である、プラスの電荷(右巻き素スピノールで構成)とマイナス電荷(左巻き素スピノールで構成される)のペア)が近くに存在すると、重力子の放出も消失することを“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、予想している。

 それは、どのようなしくみで生じるのであろうか?
 そのことについて、次の仮説を立てた。

 仮説3.4 プラス電荷(右巻き素スピノールで構成)とマイナス電荷(左巻き素スピノールで構成)は、“近接した対称的な配置”が達成されていればいるほど、原始ヒッグス場ユニット(右巻き素スピノール×2+左巻き素スピノール×2)の変形を、よりキャンセルし合うことができ、重力子を放出していない状態(質量を持っていない状態)に近づける


 ※例えば、陽子(+1の電荷)と電子(−1の電荷)からなる水素は、質量を持っている。(すなわち、そこに対消滅は成立していない)
  それは、陽子の中の電荷(「“プラスプレオン”」×4(2つのアップクォークuを構成)+「マイナスプレオン×1」(1つダウンクォークdを構成))と電子の中の電荷(マイナスプレオン×3)は、100%対称的に配置されていないからである、ということになる

  詳細な検討は、今後の課題である。

 ※“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、対消滅した状態、すなわち、例えば、電子ヒッグス場ユニットやクォークヒッグス場ユニットの“正4面体”が形成されている状態では、重力子の放出がほぼなくなることを予想している。
  
なぜなら、かつて、1対10億の比率で物質が優位になり、残りの物質と反物質のペアが対消滅した所産が各種のヒッグス場ユニット(電子ヒッグス場ユニット、クォークヒッグス場ユニット…)と考えられるわけであるが、実際、ダークマターの比率は、せいぜい物質数%に対して、ダークマターが数十%の比率であるからである。
 (すなわち、もし、例えば、電子ヒッグス場ユニットやクォークヒッグス場ユニットの“正4面体”が質量を持ち続け、重力子の放出を続けているのならば、ダークマターの比率は、物質数%に対して、ダークマターが数億%になってしまいかねないからである)
 しかし、このことにより、「粒子と反粒子のペア(プラスの電荷とマイナス電荷のペア)が近くに存在すると、重力子の放出も消失する」と説明することはできない。
 なぜなら、少なくとも次の3つの理由があるからである。

1.(電子2つと陽電子1つで構成されていると考えられる)ミューオンが、1つの電子よりはるかに大きな質量を持っている。

2.新しいブラックホールができる際に生ずると考えられる(マイナスプレオン2つとプラスプレオン2つで構成されている、スピン0の)“4角形”(縮みきったバネ)が、重力子を放出し続けると考えられる。(→結果1、結果2)

3.(マイナスプレオン2つとプラスプレオン2つで構成されている)プレオン∴ヒッグス場ユニットが質量を持ち続け、それがダークマターの候補であると考えられる。(→EMOES宇宙論)

 以上のことは、例えば、電子ヒッグス場ユニットの“正4面体”を構成する、電子や陽電子は、ほとんど運動していない((外部)運動エネルギーを持っていないのみならず、スピンも消失しているので静止質量エネルギーも持っていない)ことを示唆しているように思われた。
 よって、
次の仮説を立てた。

 仮説3.4 クォークやレプトンの粒子と反粒子(例えば、「電子eと陽電子e」、「アップクォークuと反アップクォークu」、「ダウンクォークdと反ダウンクォークd」)が対消滅する場合は、 これらを構成するプラスプレオンとマイナスプレオンがペアになることによって、プレオン∴ヒッグス場ユニットと相互作用できなくなるので、そのプレオン∴の物質波(生成と消滅の波)が消滅する

 この仮説により、例えば、「電子eと陽電子e」が対消滅する場合は、それぞれ、電子のスピン、陽電子のスピンが消失するのにともない、電子や陽電子の「静止質量エネルギー」(内部運動エネルギー)が消失することを説明できる。

 一方、連星のような軌道運動にともなって獲得される質量エネルギーは、電磁場のポテンシャルエネルギーを利用して獲得される外部運動エネルギーに相当する分だけ生じると考えられる

電子ヒッグス場ユニット
eHU=electron Higgs(field)Unit


「左巻き電子と右巻き陽電子」のペア×2

※電子と陽電子がペアを組んで連星のような軌道運動をしているのは、それが、電磁場のポテンシャルエネルギーを利用して獲得される外部運動エネルギーにもとづいて生じているからである。
 対照的に、プレオン∴ヒッグス場ユニットが、マイナスプレオンどうし、プラスプレオンどうしがペアを組んで連星のような軌道運動しているのは、それが、重力場のポテンシャルエネルギーを利用して獲得される外部運動エネルギーをもとづいて生じているからである。


 それは、電子ヒッグス場ユニットのみならず、クォークヒッグス場ユニットについても同様に考えられる。
 そして、「これらが獲得する質量が、(プレオン∴ヒッグス場とともに)ダークマターの一部を担いうると同時に、その大きさが十分に小さい」のであれば、『物質数%に対して、ダークマターが数十%の比率である』ことと、つじつまが合うと思われる。
 詳細な検討は、今後の課題である。

《素粒子物理学の標準模型における“3つの世代”》
◎2カ所

ミューオンμ
 →
ミューオンμ

◎ ※このミューオンの中の「ある電子と陽電子のペア」に着目すると、“対消滅のペア”に、相当するように見えなくもない。
 しかし、このペアは、質量が0ではない。 なぜなら、(決定論的カオスにより)電荷が100%対称的に配置していないからである。
 (→仮説3.4 プラス電荷(右巻き素スピノールで構成)とマイナス電荷(左巻き素スピノールで構成)は、“近接した対称的な配置”が達成されていればいるほど、原始ヒッグス場ユニット(右巻き素スピノール×2+左巻き素スピノール×2)の変形を、よりキャンセルし合うことができ、重力子を放出していない状態(質量を持っていない状態)に近づける。

 さらには、このミューオンの場合、電子と電子を結びつける力は、LP光子を介する“原始的な力”である。 つまり、「LP光子の集積したひも」によって、ミューオンの大きな質量が生み出されると考えるとつじつまが合う
。 詳細な検討は、今後の課題である。
→※このミューオンの中の「ある電子と陽電子のペア」に着目すると、“対消滅のペア”((連星のような軌道運動をする)電子ヒッグス場ユニットの半分)に、相当するように見えなくもない。
 しかし、このペアは、「(連星のような軌道運動をする)電子ヒッグス場ユニットの半分」ではない。 なぜなら、(決定論的カオスにより)より激しく運動することによって、ミューオンの質量106MeVを生んでいると考えられるからである。
 なお、その激しい運動をするミューオン中の電子と電子は、「LP光子の集積したひも」を介する“原始的な力”で結びつけられていると考えられる
。 詳細な検討は、今後の課題である。
◎ ※このミューニュートリノの中の「ある電子ニュートリノと反電子ニュートリノのペア」に着目すると、“対消滅のペア”に、相当するように見えなくもない。
 しかし、このペアは、質量が0ではない。 なぜなら、(決定論的カオスにより)電荷が100%対称的に配置していないからである。(仮説3.4)
 さらには、このミューニュートリノの場合、電子ニュートリノと電子ニュートリノを結びつける力は、LP光子を介する“原始的な力”である。 つまり、「LP光子の集積したひも」によって、ミューニュートリノの大きな質量が生み出されると考えるとつじつまが合う
。 詳細な検討は、今後の課題である。

※このミューニュートリノの中の「ある電子ニュートリノと反電子ニュートリノのペア」に着目すると、“対消滅のペア”((連星のような軌道運動をする)ニュートリノヒッグス場ユニットの半分)に、相当するように見えなくもない。
 しかし、このペアは、「(連星のような軌道運動をする)ニュートリノヒッグス場ユニットの半分」ではない。 (決定論的カオスにより)より激しく運動することによって、ミューニュートリノの質量0.2keV以下を生んでいると考えられるからである。
 なお、その激しい運動をするミューニュートリノ中の電子ニュートリノと電子ニュートリノは、「LP光子の集積したひも」を介する“原始的な力”で結びつけられていると考えられる
。 詳細な検討は、今後の課題である。
◎  よく見ると、ミューオンの組成は、電子ヒッグス場ユニットの“4面体”から、1つだけ陽電子を取り除いたものに相当し──
 ミューニュートリノの組成は、電子ニュートリノヒッグス場ユニットの“4面体”から1つだけ反電子ニュートリノを取り除いたものに、ぴったり相当することがわかる。
→ 組成だけを見ると、ミューオンは、電子ヒッグス場ユニットの“4面体”から、1つだけ陽電子を取り除いたものに相当し──
 ミューニュートリノは、電子ニュートリノヒッグス場ユニットの“4面体”から1つだけ反電子ニュートリノを取り除いたものに、相当することがわかる。
◎電子ヒッグス場ユニット(eHU)の図の修正

電子ヒッグス場ユニットの“4面体”

電子ヒッグス場ユニットの“4面体”

◎ニュートリノヒッグス場ユニットの図の修正

ニュートリノヒッグス場ユニットの“4面体”
ニュートリノヒッグス場ユニットの“4面体”


◎各種ヒッグス場ユニットや四極子、ミューオンの図を含めて修正

 高世代が生じるのは、実際は、高エネルギーのとき限定であるので、
 ヒッグス場ユニットの4面体”が励起して生じた“四極子”から1つを取り除くと考える方が、よりしっくりくると思われる

電子ヒッグス場ユニットの“4面体”

励起
四極子


1つだけ陽電子
(緑で囲んだもの)を
取り除くと──

ミューオンμ
ニュートリノヒッグス場ユニットの“4面体”

励起
四極子


1つだけ右巻き反電子ニュートリノ(緑で囲んだもの)を取り除くと──

ミューニュートリノνμ


 よって次の仮説を立てた。

 仮説3.5.3 ある粒子(電子やニュートリノ、クォーク…)の“ヒッグス場の“4面体”、あるいは、“四極子”から1つ取り除かれることによって、高エネルギー状態のときに限って、ある粒子の次の世代のものができる。

 しかし、電子ヒッグス場ユニットの質量(運動エネルギー)よりもミューオンの質量(運動エネルギー)方が、
 ニュートリノヒッグス場ユニットの質量(運動エネルギー)よりもミューニュートリノの質量(運動エネルギー)が、はるかに、大きいと考えられるのだった。

 よって次の仮説を立てた。

 仮説3.5.3 高エネルギー状態のときに限って、ある粒子(電子やニュートリノ、クォーク…)の“ヒッグス場の“4面体”から1つ取り除かれることによって、ある粒子の次の世代のものができる。


※高世代が生じるのは、高エネルギーのとき限定であるということは、
 ヒッグス場ユニットの4面体”が励起して生じた“四極子”から1つを取り除くと考える方が、よりしっくりくると思われる。 詳細な検討は、今後の課題である。

電子ヒッグス場ユニットの“4面体”

励起
四極子


1つだけ陽電子
(緑で囲んだもの)を
取り除くと──

ミューオンμ
ニュートリノヒッグス場ユニットの“4面体”

励起
四極子


1つだけ右巻き反電子ニュートリノ(緑で囲んだもの)を取り除くと──

ミューニュートリノνμ

◎四極子の図の修正

ミューオンμ
ニュートリノヒッグス場ユニットが
励起して生じた“四極子”
ミューオンμ
ニュートリノヒッグス場ユニットが
励起して生じた“四極子”
◎各種四極子やミューオンの図を含めて修正
励起して生じた“各種の四極子”の中の
陽電子やニュートリノと一緒に
対消滅すると──
ミューオンμ
反ミューニュートリノνμができる。
励起して生じた“各種の四極子”の中の
陽電子やニュートリノと一緒に
対消滅すると──
ミューオンμ
反ミューニュートリノνμができる。

◎2箇所 この崩壊過程は、おおよそ、次のような“素スピノール反応式”として説明できる。
→ この崩壊過程は、おおよそ、次のような“反応式”として説明できる。

速やかに対消滅する“電子と陽電子”のペア
速やかに対消滅する“電子と陽電子”のペア

 1.Wボソンそのものである。
  (→
その後、速やかに電子と反電子ニュートリノに分解される
 2.ニュートリノヒッグス場の“四極子”側の残りは、
  そのままミューニュートリノになる。
 3.ミューオン側の残りは、電子と陽電子のペアとして
  速やかに、対消滅する。(決定論的カオスの消失により、
  100%対称的な配置となるため(仮説3.4))

 1.(そのWボソンは)その後、速やかに
  電子と反電子ニュートリノに分解される。
 2.ニュートリノヒッグス場の“四極子”側の残りは、
  そのままミューニュートリノになる。
 3.ミューオン側の残りは、電子と陽電子のペアとして
  速やかに対消滅する。(電子ヒッグス場ユニット
  の半分に相当)

◎ミューオンと反ミューニュートリノが生じるようになるのだと考えられる。 詳細な検討は、今後の課題である。
→ミューオンと反ミューニュートリノが生じるようになるのだと考えられる。
◎電子ヒッグス場ユニット(eHU)の図の修正

◎電子ヒッグス場ユニット(eHU)の図の修正

仮説3.5.3 ある粒子(電子やニュートリノ、クォーク…)の“ヒッグス場の“4面体”、あるいは、“四極子”から1つ取り除かれることによって、高エネルギー状態のときに限って、ある粒子の次の世代のものができる。」という仮説は、既存の観測結果をもとに簡単に検証できて、自然(nature)と調和的であることが確かめられる。
 →仮説3.5.3 高エネルギー状態のときに限って、ある粒子(電子やニュートリノ、クォーク…)の“ヒッグス場の“4面体”から1つ取り除かれることによって、ある粒子の次の世代のものができる。」という仮説は、既存の観測結果をもとに簡単に検証できて、自然(nature)と調和的であることが確かめられる。
※なお、質量の違いについては、いずれも、やはり、「(決定論的カオスにより)電荷が100%対称的に配置していないこと。(仮説3.4)」と「LP光子の集積したひも」で説明できると考えられる。 詳細な検討は、今後の課題である。
→ ※なお、質量の違いについては、いずれも、やはり、「
(決定論的カオスによる)運動の激しさ(大きな運動エネルギー)」と「LP光子の集積したひも」で説明できると考えられる。 詳細な検討は、今後の課題である。
 正しければ、高世代は、低世代の自己組織化(エネルギーや物質の流れ(+))によって創発されるものであることになる。
→ 正しければ、高世代は、(高いエネルギー状態における)低世代の自己組織化によって創発するものであることになる。
予測3.1 エネルギーが高い環境であるほど、より高い世代の素粒子が構成されやすい。
  予測3.1 エネルギーが高い環境であるほど、より高い世代の素粒子が創発しやすい。

◎各種ヒッグス場ユニットの図を修正


《質量を与えるヒッグス粒子とウィークボソン》
ーォクも、そもそも創発できないことになる→ォークも、そもそも創発できないことになる
◎各種ヒッグス場ユニットの図を修正


◎四極子や電子ヒッグス場ユニットの図の修正

観測されているヒッグス粒子
観測されているヒッグス粒子の由来
電子ヒッグス場ユニット(eHU)由来の四極子
電子ヒッグス場ユニット(eHU)
観測されているヒッグス粒子
観測されているヒッグス粒子の由来
電子ヒッグス場ユニット(eHU)由来の四極子
電子ヒッグス場ユニット(eHU)

◎四極子の図の修正

「観測されているZ0ボソン(電子1つ&陽電子1つ)」
「観測されているヒッグス粒子(電子2つ&陽電子2つ)」

「観測されているZ0ボソン(電子1つ&陽電子1つ)」
「観測されているヒッグス粒子(電子2つ&陽電子2つ)」


結果4
《電子の波動性と波動関数ψ──シュレーディンガー方程式》
◎電子ヒッグス場ユニットの図の修正

左巻き電子が運動してきて、電子ヒッグス場ユニットに近づく。

左巻き電子がで電子ヒッグス場ユニット(eHU)の中の
右巻き陽電子と結びつくことによって消滅する。
と同時に、
新たな四極子が生成する。


※紫の楕円で囲んだ4つの素スピノールが新たな四極子である


※四極子が“4面体”に変形する過程で、新たな電子が生成する。
左巻き電子が運動してきて、電子ヒッグス場ユニットに近づく。

左巻き電子がで電子ヒッグス場ユニット(eHU)の中の
右巻き陽電子と結びつくことによって消滅する。
と同時に、
新たな四極子が生成する。


※紫の楕円で囲んだ4つの素スピノールが新たな四極子である


※四極子が“4面体”に変形する過程で、新たな電子が生成する。


◎電子ヒッグス場ユニットの図の修正


◎電子ヒッグス場ユニットの図の修正


◎電子ヒッグス場ユニットの図の修正


《電子の定常状態と電子軌道》

◎電子ヒッグス場ユニットの図の修正


◎電子ヒッグス場ユニットを含めて図の修正

1s軌道
3s軌道
3d軌道
1s軌道
3s軌道
3d軌道

《“電子の軌道運動”とコペンハーゲン解釈(重ね合わせの原理&確率解釈)

◎電子ヒッグス場ユニットの図の修正

《電子の波動性と、電子の質量(重力子の放出源として働く能力)──ディラック方程式》

◎電子ヒッグス場ユニットの図の修正

◎電子ヒッグス場ユニットの図の修正


《電子の二重スリット実験の解釈》
電子ヒッグス場ユニットの図の修正



◎原始ヒッグス場ユニットの図の修正



ゼロ点エネルギー(零点エネルギー)
◎電子ヒッグス場ユニットを含む図の修正

◎電子ヒッグス場ユニットを含む図の修正


◎電子ヒッグス場ユニットを含む図の修正


《“波と粒子の二重性”と相補性原理》

◎電子ヒッグス場ユニットの図の修正



《“強力な重力”による、ミクロの自然(nature)の変化》
◎四極子とミューオンの図の修正




結果5
1.β崩壊について──
◎アップクォークヒッグス場ユニットを含む図の修正

◎ ※紫の円で囲んだ、反アップクォークu(左巻きu)と、アップクォーク(右巻きu)は、速やかに対消滅する
→ ※紫の円で囲んだ、反アップクォークu(左巻きu)と、アップクォーク(右巻きu)は、そのまま対消滅のペアとして存在し続ける。(そして、同様にして生じた他の「対消滅のペア」と一緒になることによって、アップクォークヒッグス場ユニットになると考えられる。詳細な検討は、今後の課題である)

◎ダウンクォークヒッグス場ユニットを含む図の修正

◎ ※紫の円で囲んだ、反ダウンクォーク(左巻きd)と、ダウンクォーク(右巻きd)は、速やかに対消滅する
→ ※紫の円で囲んだ、反ダウンクォーク(左巻きd)と、ダウンクォーク(右巻きd)は、そのまま対消滅のペアとして存在し続ける。(そして、同様にして生じた他の「対消滅のペア」と一緒になることによって、ダウンクォークヒッグス場ユニットになると考えられる。詳細な検討は、今後の課題である)



2.物質の起原について──
 10億の“物質&反物質のペア”に対して1つの割合での物質の優位性は、どのようにして生じたか?


 仮説5.1 すべての電子と陽子は、弱い力(弱い相互作用)によるベーター崩壊を経て、(なんらかのしくみで)同量生じた。

 この仮説により電子と陽子が同数存在することが、なんとか説明できる。(→“なんらかのしくみ”については、詳細は後に説明する)

 そして、この仮説により、「“電子と陽子が同時に多数派になる”という形で、物質の数が反物質の数を上回るためには、“中性子の数が、反中性子の数を上回れば十分”である」ことがわかる。
 ここで、中性子と反中性子の構造を見比べてみよう

中性子
反中性子
0
+ +
−  −
0 0 0 0
0
− −
+  +
0 0 0 0
u
d d
u
d d

 すると、『アップクォークu>反アップクォークu』、『ダウンクォークd>反ダウンクォークd』となれば、物質の数が反物質の数を上回ることがわかる。
 このようなことが本当に可能だろうか?
 可能である。

 すなわち、次のように考える。 

 仮説5.1 すべての電子と陽子は、弱い力(弱い相互作用)によるWボソンやWボソンの放出を経て生じるからこそ、同量生じた。

 この仮説により電子と陽子が同数存在すること説明できる。

 そして、この仮説5.1 すべての電子と陽子は、弱い力(弱い相互作用)によるWボソンやWボソンの放出を経て生じるからこそ、同量生じた。』によると、 物質の数が反物質の数を上回るべく、『アップクォークu>反アップクォークu』、『ダウンクォークd>反ダウンクォークd』、『電子e>陽電子e』となったのは、WボソンやWボソンの放出をともなう弱い力(弱い相互作用)が働いたからに他ならないと考えられる
 このようなことが本当に可能だろうか?
 可能である。
 その詳細を以下で説明する。

ボトムクォークb
d
d  d
d
d  d
d
d  d

の中の反ダウンクォークd
ボトムクォークb
d
d  d
d
d  d
d
d  d

の中の反ダウンクォークd
◎二カ所
“アップクォーク
ヒッグス場ユニット
(uHU)”
の中のアップクォークu
“アップクォーク
ヒッグス場ユニット
(uHU)”
の中のアップクォークu
◎ つまり、『アップクォークuの数が、反アップクォークuを上回るかどうか』という問題は、『「ub」と「ub」の崩壊は、どちらが起こりやすいか』という問題に行き着くのである。

 そして、この『「ub」と「ub」の崩壊は、どちらが起こりやすいか』という問題は、『「K=us」と「Kus」の崩壊は、どちらが崩壊しやすいか』や『「K0=ds」と「K0ds」の崩壊は、どちらが崩壊しやすいか』という「CP対称性の破れ」に関する問題と非常に似ていることに気づかれる。
→ つまり、『アップクォークuの数が、反アップクォークuを上回るかどうか』という問題は、『ub」と「ubの崩壊は、どちらが起こりやすいか』という問題に行き着くのである。

 そして、この『「ub」と「ub」の崩壊は、どちらが起こりやすいか』という問題は、『Kus」と「K=usの崩壊は、どちらが崩壊しやすいか』や『K0ds」と「K0=dsの崩壊は、どちらが崩壊しやすいか』という「CP対称性の破れ」に関する問題と非常に似ていることに気づかれる。
◎  すなわち、『「K=us」と「Kus」の崩壊は、どちらが崩壊しやすいか』という問題と非常に似たものとなる。
→ すなわち、『Kus」と「K=usの崩壊は、どちらが崩壊しやすいか』という問題と非常に似たものとなる。
ダウンクォークdの放出
&ダウンクォークヒッグス場ユニット(dHU)の崩壊→dd
トップクォークtの崩壊→cc、uu
Wボソンの崩壊→陽電子e+反電子ニュートリノνe
ダウンクォークdの放出
&ダウンクォークヒッグス場ユニット(dHU)の崩壊→dd
トップクォークtの崩壊→cc、uu
Wボソンの崩壊→陽電子e+反電子ニュートリノνe

反ダウンクォークWdの放出
&アップクォークヒッグス場ユニット(uHU)の崩壊→uu
反トップクォークtの崩壊→cc、uu
ボソンの崩壊→電子e+反電子ニュートリノνe
反ダウンクォークdの放出
&アップクォークヒッグス場ユニット(uHU)の崩壊→uu
反トップクォークtの崩壊→cc、uu
Wボソンの崩壊→電子e+反電子ニュートリノνe
ダウンクォークdの放出
&ダウンクォークヒッグス場ユニット(dHU)の崩壊→dd
チャームクォークcの崩壊→uu
Wボソンの崩壊→陽電子e+反電子ニュートリノνe
ダウンクォークdの放出
&ダウンクォークヒッグス場ユニット(dHU)の崩壊→dd
チャームクォークcの崩壊→uu
Wボソンの崩壊→陽電子e+反電子ニュートリノνe


反ダウンクォークdの放出
&ダウンクォークヒッグス場ユニット(dHU)の崩壊→dd
反チャームクォークcの崩壊→uu
Wボソンの崩壊→電子e+反電子ニュートリノνe
反ダウンクォークdの放出
&ダウンクォークヒッグス場ユニット(dHU)の崩壊→dd
反チャームクォークcの崩壊→uu
Wボソンの崩壊→電子e+反電子ニュートリノνe


 そして、『この宇宙においては、正の電荷を持つ粒子に対して負の電荷をもつ粒子が必ず存在し、全体としての電荷はぴたりとゼロになっている』(『宇宙の素顔』p.175 マーティン・リース 青木薫訳 講談社ブルーバックス)を説明するために、立てた次の仮説──

 仮説5.1 すべての電子と陽子は、弱い力(弱い相互作用)によるベーター崩壊を経て、(なんらかのしくみで)同量生じた。

によれば、「
ニュートリノにおけるCPの破れがあるかどうかは、あまり意味がないことがわかる

 大方の研究者はレプトン、特にニュートリノでCPの破れがあり、小林・益川理論と同じ仕組みで理解できると考えている。そしてこれが宇宙のにおける粒子と反粒子の不均衡の主因との見方が有力だ』とのことであるが──
 この『小林・益川理論が説明するCP対称性の破れが確認されているのはクォークだけ』であることと、『この宇宙においては、正の電荷を持つ粒子に対して負の電荷をもつ粒子が必ず存在し、全体としての電荷はぴたりとゼロになっている』(『宇宙の素顔』p.175 マーティン・リース 青木薫訳 講談社ブルーバックス)を説明するために、立てた次の仮説──

 仮説5.1 すべての電子と陽子は、弱い力(弱い相互作用)によるWボソンやWボソンの放出を経て生じるからこそ、同量生じた。

基づけば、「
ニュートリノにおけるCPの破れは、物質が反物質より優位になることを説明するためには、あまり有効でないように思われた

◎ そこで、「クォークのCP対称性の破れ」だけで、中性子の反中性子に対する優位性が生ずることを説明できないものだろうかと考えてみた。 そこで次の記述がヒントになる。

→ そこで、「クォークのCP対称性の破れ」だけで、中性子の反中性子に対する優位性が生ずることを説明できないものだろうかと考えてみた。
 そこで次の記述がヒントになることに気づいた

◎  「低世代←→高世代」の変化を何度も繰り返した結果── 物質が反物質を上回るレベルが、現在の“10億対1”に達したと考えることができるこに気づかれる。
→ そして、このように「低世代←→高世代」の変化を何度も繰り返すのであれば、「クォークのCP対称性の破れ」だけで、物質が反物質を上回るレベルが、現在の“10億対1”に達することが説明できるこに気づかれる。
◎「アップクォークuが1つ優位になる過程」の頻度が、「ダウンクォークdが1つ優位になる過程」より、高頻度であることは、各種の質量エネルギーとも調和している。

「アップクォークuが1つ優位になる過程」の頻度が、「ダウンクォークdが1つ優位になる過程」より、高頻度であることは、各種の質量エネルギーとも調和している。

◎ つまり、『「アップクォークuが1つ優位になる過程」のエネルギー的な起こりやすさ』と、『電荷の保存(全宇宙でトータルの電荷が0に保たれること)』の2つの作用によって、アップクォークuは、ダウンクォークdのぴったり2倍だけ優位になると考えられるのである。

 その結果、陽子と電子が等量だけ優位になる。
 その後、高エネルギー&高圧高密度の状況で、一部の電子は、陽子に取り込まれて、中性子になるであろう。
 当然その過程で、トータルの電荷は保存されている。



※なお、一方で、打ち消し合った、電子と陽電子、電子ニュートリノと反電子ニュートリノは、それぞれ、電子ヒッグス場ユニット(eHU)、ニュートリノヒッグス場ユニット(νeHU)を構成すると考えられる
 すなわち、「アップクォークuが1つ優位になる過程」の材料が、ストレンジクォークs(120MeV)やボトムクォークb(4200MeV)であるのに対して、「ダウンクォークdが1つ優位になる過程」の材料が、チャームクォークc(1200MeV)やトップクォークt(174000MeV)であるので、「アップクォークuが1つ優位になる過程」の方が、ハードルが低いことになるので、より高頻度で起こりやすくなると考えられるからである。


※「アップクォークuと電子eの1つずつ(トータルの電荷が−1/3)が優位になる過程」の頻度が「ダウンクォークdと陽電子eの1つずつ(トータルの電荷が+2/3)が1つ優位になる過程」の頻度の2倍あることは、ダウンクォークdの質量がアップクォークuの質量の約2倍であることとも調和している。

ダウンクォークd
アップクォークu
静止質量
MeV
6
3
※参考 『こんなにわかってきた素粒子の世界』 p.167

 そもそも、ダウンクォークdの質量がアップクォークuの質量の約2倍である理由は、uHU(アップクォークヒッグス場ユニット)の密度が、dHU(ダウンクォークヒッグス場ユニット)の密度の2倍であると考えられる。なぜなら、そのことにより、dHU(ダウンクォークヒッグス場ユニット)の密度がuHU(アップクォークヒッグス場ユニット)の密度の1/2の間を移動するダウンクォークdは、アップクォークuよりも、2倍、原始ヒッグス場ユニット(PHU)と直接相互作用する必要があり、2倍の重力子を放出すると考えられるからである。
 つまり、ダウンクォークdの質量が、アップクォークuの質量の2倍であることは、uHU(アップクォークヒッグス場ユニット)の密度が、dHU(ダウンクォークヒッグス場ユニット)の密度の2倍であることを意味しているので、「アップクォークuと電子eの1つずつ(トータルの電荷が−1/3)が優位になる過程」の頻度が「ダウンクォークdと陽電子eの1つずつ(トータルの電荷が+2/3)が1つ優位になる過程」の頻度の2倍であることと調和しているのである




 つまり、『電荷の保存(全宇宙でトータルの電荷が0に保たれること)』と『ダウンクォークdの質量がアップクォークuの質量の約2倍であること(≒uHU(アップクォークヒッグス場ユニット)の密度が、dHU(ダウンクォークヒッグス場ユニット)の密度の2倍であること)』の2つの作用によって、アップクォークuは、ダウンクォークdのぴったり2倍だけ優位になると考えられるのである。

 その結果、陽子と電子が等量だけ優位になると考えられるのである。

その後、高エネルギー&高圧高密度の状況で、一部の電子は、陽子に取り込まれて、中性子になるであろう。
 当然その過程で、トータルの電荷は保存されている。



 以上の説明が、『仮説5.1 すべての電子と陽子は、弱い力(弱い相互作用)によるWボソンやWボソンの放出を経て生じるからこそ、同量生じた。の詳しい意味であり、WボソンやWボソンの放出をともなう弱い力(弱い相互作用)が働いくことによって、質の数が反物質の数を上回るべく、『アップクォークu>反アップクォークu』、『ダウンクォークd>反ダウンクォークd』、『電子e>陽電子e』となったことの詳細である。


◎ “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)のこれまで説明が正しければ──  物質になりそこね、対消滅したとされる、残りの“物質&反物質(粒子&反粒子)の10億のペア”は、決してどこへもいかず、各種のヒッグス場ユニットとなる。
 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)のこれまで説明が正しければ──  物質になりそこね、対消滅したとされる、残りの“物質&反物質(粒子&反粒子)の10億のペア”は、決してどこへもいかず、各種のヒッグス場ユニットとなると考えられる。
 
すなわち、例えば、打ち消し合った、電子と陽電子、電子ニュートリノと反電子ニュートリノは、それぞれ、電子ヒッグス場ユニット(eHU)、ニュートリノヒッグス場ユニット(νeHU)を構成すると考えられる

結果6
1. 力の相似性、重力&電磁気力の特異性、ワインバーグ・サラム理論

◎アップクォークヒッグス場ユニットを含む図の修正

◎ニュートリノヒッグス場ユニットを含む図の修正


◎電子ヒッグス場ユニットを含む図の修正




2017年9月18日 2.16.2→2.16.3
結果1
《連星系パルサーと重力波について》
(参考 『Observasion of Gravitayional Waves from a Binary Black Hole Merger』(PHYSICAL REVIEW LETTERS B.P.Abbot et al.)、『重力波とは何か』(p.173-175 講談社ブルーバックス 安東正樹))
→(参考 『Observasion of Gravitayional Waves from a Binary Black Hole Merger』(PHYSICAL REVIEW LETTERS B.P.Abbot et al.(特に『VI.SOURCE DISCUSSION』の部分)
    『重力波とは何か』(p.173-175 講談社ブルーバックス 安東正樹))
◎テーブル内 1つは、『たとえ「重力波がエネルギーを持ち去る」という前提の上であっても、連星ブラックホールの質量が最終的に減るとは考えにくい』という矛盾である。
→ 1つは、『たとえ「重力波がエネルギーを持ち去る」という前提の上であっても、連星ブラックホールの質量が最終的に減るとは考えにくい』ことから生まれる矛盾である。

テーブル内で追加
   ※より簡単に言えば、『もし、本当に「重力波がエネルギーを持ち去ることによって質量が減るしくみ」があるのならば、これまでの(運動エネルギー=質量エネルギーが増加し続けていることに依存している)連星パルサーについての説明が成立しなくなってしまう』となる。
  つまり、「LIGOによる重力波を直接観測したことについての説明」と、「M.ワイズバーグ、J.H.テイラー、L.A.ファウラーによる重力波を間接的に観測したことについての説明」は、ともに「重力波がエネルギーを持ち去る」という前提であるのに関わらず、互いに矛盾し合っているのである。
テーブル内
 ※なお、「何らかの未知なるしくみがあって、本当に、重力波がエネルギーを持ち去る結果、本当に、ブラックホールの質量が減る」と考え続けるのであれば、
→※なお、「リングダウン期に限って、何らかの未知なるしくみがあって、本当に、重力波によるエネルギーの持ち去りによってブラックホールの質量が減る」と考え続けるのであれば、
テーブル内
 以上を踏まえると、「連星ブラックホールの質量が減る」と考えられた理由は、
→以上を踏まえると、「連星ブラックホールの質量が減る」と説明された理由は、
テーブル内で追加
 「直接観測された重力波(波形)」そのものは、もともと、一般相対性理論を正当化するものであるはずだったのに、その解釈(説明)が一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるものになってしまっている──  それが、もう1つの矛盾である。



参考文献
◎追加  『Observasion of Gravitayional Waves from a Binary Black Hole Merger』(PHYSICAL REVIEW LETTERS B.P.Abbot et al.



2017年9月15日 2.16.1→2.16.2

材料&手段(Material&Method)
(4)論理の一貫性(無矛盾性)
◎追加
たとえ重力波がエネルギーを持ち去ると考えても、(重力ポテンシャルエネルギーを利用して)合体するふたつの物体の運動エネルギー(すなわち、質量)は一貫して増加するはずなのに、そして、『一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるに違いない』ほどの重大な問題に直面してしまうはずなのに──  直接観測された(合体する2つのブラックホールが放出した)重力波(の波形)について、「重力波がエネルギーを持ち去る結果、質量は減る」という解釈(説明)がなされている。

結果1
《連星系パルサーと重力波について》
◎テーブルの中で追加
 ※これまで観測されて来たのは“連星系パルサーの軌道周期の減少”だけであり、軌道半径そのものは観測されて来なかったように思われる。もし、今後、観測の結果、軌道半径が2倍になっていないことが判明したのなら、次の式のような関係があることになる。
   dK/dt=−dU/dt=2 P (軌道半径r[m])
 もしP =(32GΩ6/5c5)×ε2I 2 回転している質量分布からの放射パワー』が2倍になることで矛盾が確定するならば、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、大きな見直しをせまられることになるだろう。 詳細な検討は、今後の課題である。
→ ※「軌道半径が2倍であること」は、これまで観測と矛盾していないだろうか?
  そのことに関して、次の記述がとても参考になる。
 『では、ハルスとテイラーが発見した連星パルサーPSR B1913+16の観測結果から、重力波の存在がどのように検証されたのか、そのプロセスをもう少しくわしく見ていきましょう。
 図3-2は、連星パルスの電波パルスの周期変化から、連星パルサーの視線方向(地球と連星パルサーを結ぶ線の方向)における速度を求めた結果を示しています。この図から、軌道についての特徴を見いだすことができます。
 …
 … 軌道の大きさは、a sini=1.00Ra は、軌道長半径、Rは太陽の半径、i は軌道傾斜角(軌道面に垂直な線と地球からの視線方向との間の角度)を表しています。残念ながら視線方向速度の観測結果だけからは、軌道半径と軌道傾斜角を分離して求めることはできないのですが、よほど極端なケースを考えなければ、軌道半径はほぼ太陽半径と同等か、せいぜいその数倍程度と推定できます。』
 (p.81-82 『重力波とはなにか』 安東正樹 講談社ブルーバックス 下線は、筆者による。
  なお、『』で示した記号は、原文では、『◯&その中の点・』の記号であった)
  この記述から軌道半径はこれまで正確に観測されて来なかったこと、これまでの軌道半径の推定値には数倍の誤差が生じうることがわかる。 つまり、このことから、現在のところ、「軌道半径が2倍であること」は、これまで観測と矛盾していないと言ってよいと思われる。詳細な検討は、今後の課題である。

◎追加

 ※「重力波がエネルギーを持ち去る」という前提にもとづく、『太陽の約36倍と約29倍の質量の連星ブラックホールは、重力波が(太陽の約3倍の)エネルギーを持ち去るので、その分、質虜が減る(太陽の約62倍の質量のブラックホールになる)』という一見、もっともに思われる解釈(説明)には、根本的な矛盾があることに気づいた。それは、次のようなものである。

 1つは、『たとえ「重力波がエネルギーを持ち去る」という前提の上であっても、連星ブラックホールの質量が最終的に減るとは考えにくい』という矛盾である。

 まず、連星ブラックホールのインスパイラル期について、考えてみよう。
 この説明は、「連星パルサー(連星中性子星)」についての説明と同じである。
 「重力波がエネルギーを持ち去らない」場合、ブラックホール連星は、重力ポテンシャルエネルギーU[J]の減少分(−ΔU[J])のすべてを利用して、運動エネルギーK[J]を増加させる。(すなわち、ΔK=−ΔUである。なお、このことは、力学的エネルギーが保存していることを意味している)
 それに対して、「重力波がエネルギーを持ち去る」場合、この重力ポテンシャルエネルギーU[J]の減少分(−ΔU[J])の1/2だけが重力波として持ち去られ、その残りの1/2だけが、運動エネルギーK[J]の増加に使われると考えられる。
 (すなわち、ΔK=−ΔU/2である。これが成立するのは、「遠心力=重力」(「mv2/r=GMm/r2」)、すなわち、「U=−K/2」の関係が保たれるからである。 なお、「U=−K/2」と「E=U+K」より、「E=−K」が導かれるのだった)
 つまり、インスパイラル期において、たとえ「重力波がエネルギーを持ち去る」としても、連星ブラックホールは、その運動エネルギーを増加させる結果、その質量エネルギー(すなわち、質量)を増加させることになるのである。


 それは、連星ブラックホールの合体〜リングダウン期についても、基本的に同様に考えて説明するのが自然であろう。
 すなわち──
 『連星ブラックホールが合体して球状に至るのは、重力の働きがあるから、すなわち、重力ポテンシャルエネルギーU[J]が利用されるからに他ならない。 「重力波がエネルギーを持ち去る」場合、連星ブラックホールが合体して球状に至る過程においても、重力波として持ち去られるのは、重力ポテンシャルエネルギーU[J]の一部だけであり、残りは、合体したブラックホールの運動エネルギーの増加、すなわち、質量エネルギーの増加に利用される。(かりに、重力ポテンシャルエネルギーU[J]の100%が重力波として持ち去られるとしても、合体したブラックホールの質量が減ることはない)』と説明するのが自然であると思われる。

 したがって、インスパイラル期〜合体〜リングダウン期のいずれにおいても、『たとえ「重力波がエネルギーを持ち去る」という前提の上であっても、連星ブラックホールの質量が減るとは考えにくい』のである。
 その理由は、『重力波がエネルギーを持ち去る結果、連星ブラックホールの質量が減る』という解釈(説明)は、『新たに獲得された運動エネルギーが、新たな質量エネルギー(すなわち、質量)になる』という相対性理論の説明と矛盾しているからである、と要約できるだろう。

 以上を踏まえると、「連星ブラックホールの質量が減る」と考えられた理由は、「重力波を含めてエネルギー保存則が成り立たなければならない」という前提以外に、どこにもないことに気づくことができる。
 つまり、『太陽の約36倍と約29倍の質量の連星ブラックホールは、重力波が(太陽の約3倍の)エネルギーを持ち去るので、その分、質虜が減る(太陽の約62倍の質量のブラックホールになる)』という一見、もっともな解釈(説明)は、「重力波を含めてエネルギー保存則が成り立たなければならない」という制約の中で無理してひねり出されたものに過ぎない可能性が高いのである。

 ※なお、「何らかの未知なるしくみがあって、本当に、重力波がエネルギーを持ち去る結果、本当に、ブラックホールの質量が減る」と考え続けるのであれば、(アインシュタインがかつて遭遇した)『一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるに違いない』ほどの重大な問題に直面することになる。

 『放射されるエネルギーの流れの密度はどんな方向に対しても負にならないことは(27)から容易にわかる。したがって、全放射エネルギーも負にならない。すでに以前の論文で強調されたように、以上のような考察の最終結論、つまり、物体はその内部の熱運動によってエネルギーを放出するという結論は、この一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるに違いない量子論が完成されたときには、多分、重力理論をも修正しなければならないであろう(このような修正が行なわれたのちにはじめてすぐ上に述べた疑問は解決されるのであろう)
 (『アインシュタイン選集2──A8重力波について』より p.170〜171  下線は、筆者による)

 つまり、『太陽の約36倍と約29倍の質量の連星ブラックホールは、重力波が(太陽の約3倍の)エネルギーを持ち去るので、その分、質虜が減る(太陽の約62倍の質量のブラックホールになる)』という解釈(説明)は、実は、一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるような解釈(説明)でもあるのである。



《熱放射について》
◎追加 ※重力波の直接の観測結果(重力波の波形)から、『太陽の約36倍と約29倍の質量の連星ブラックホールは、重力波が(太陽の約3倍の)エネルギーを持ち去るので、その分、質虜が減る(太陽の約62倍の質量のブラックホールになる)』という解釈(説明)が無理してひねり出されたことも、この『「エネルギー保存則」の呪縛』のせいだと言えるだろう。

参考文献
◎追加
 『重力波とはなにか』 安東正樹 講談社ブルーバックス
 『重力波で見る宇宙のはじまり』 ピエール・ビネトリュイ著 安東正樹監訳 岡田好恵訳 講談社ブルーバックス

◎ 修正
 『重力の再発見 アインシュタインの相対性理論ょ超えて』  ジョン・W・モフゥット  水谷淳訳  早川書房
→ 『重力の再発見 アインシュタインの相対性理論を超えて』  ジョン・W・モフゥット  水谷淳訳  早川書房


下記アップ履歴日付
◎2017年10月7日 2.16→2.16.1
→2017年913日 2.16→2.16.1



2017年9月13日 2.16→2.16.1
研究トップページ
◎ この論文3部作は、『自然哲学の3Steps的原理 ─万物の起源─』と呼べる一冊の本に育つかもしれないものです。
 (この書名は、ニュートンの著書『自然哲学の数学的原理』(プリンキピア)と、ダーウィンの著書『種の起原』(進化論)をヒントにして生まれたものです。)
→  この論文3部作は、『自然哲学の3Steps的原理 ─万物の起源─』と呼べる、1冊の本に育つかもしれないものです。

 ※なお、この書名を生んだヒントは、ニュートンの著書『自然哲学の数学的原理』(プリンキピア)と、ダーウィンの著書『種の起原』(進化論)です。

◎  ※この『自然哲学の3Steps的原理 ─万物の起源─』と呼べる一冊の本に育つかもしれない論文3部作の意味(意義)や『「アマチュア(愛する人)であるフィロソファー(philospher)」(知を愛する方々)』の意味をよく理解するために、エッセイ『研究について』(ひるねスイーツ)も役立つと思います。
→◎  ※この論文3部作の意味(意義)や『「アマチュア(愛する人)であるフィロソファー(philospher)」(知を愛する方々)』の意味をよく理解するために、エッセイ『研究について』(ひるねスイーツ)も役立つと思います。


結果1
《光子の波》
◎削除 この“連星のような動き”こそが、(運動量保存則によって)“場所を移動させない(位置を固定させる)”という重要な性質を創発すると考えられる。 なお、原始ヒッグス場ユニット(PHU)を構成する素スピノールにとっては、時空は連続だからこそ、「素スピノールの運動量保存則」が成立すると考えられる。
◎追加 ※なお、原始ヒッグス場ユニット(PHU)を構成する素スピノールにとっては、(連続な)回転対称性が成立するので(ネーターの定理によって)「素スピノールの角運動量保存則」が成立すると考えられる。 詳細な検討は、今後の課題である。
◎ ※素スピノールの(連続)軌道円運動の“速度の大きさ”は、具体的にいくらになるのが自然(nature)と調和するのだろうか?  詳細な検討は、今後の課題である。
→※素スピノールの(連続)軌道円運動の“速度の大きさ”は、具体的にいくらになるのが自然(nature)と調和するのだろうか? それは、“場所を移動させない(位置を固定させる)”という重要な性質を創発することとも関連しているのかもしれない。 詳細な検討は、今後の課題である。
◎ ※なお、例えば、光子を構成している素スピノールとして、原始ヒッグス場ユニット(PHU)を構成している素スピノールが共転回している間は、この“連星のような(連続)軌道運動”は、一時的にストップすると考えられる。
そして、その間、共転回していない方の“連星のような(連続)軌道運動”は続いていると考えられる。 詳細な検討は、今後の課題である。
※なお、「右巻き素スピノールのペア」と「左巻き素スピノールのペア」が同じ方向に(連星のような)回転運動しているということは、原始ヒッグス場ユニット(PHU)の中の、単なる(連星のような)回転運動については「時間が流れていない」と見なすべきであることを意味していると思われる。 詳細な検討は、今後の課題である。

※なお、例えば、光子を構成している素スピノールとして、原始ヒッグス場ユニット(PHU)を構成している素スピノールが共転回している間は、この“連星のような(連続)軌道運動”は、一時的にストップすると同時に、(「右巻き素スピノールのペア」と「左巻き素スピノールのペア」の運動の向きに差がでるからこそ)はじめて「時間が流れる」(時間が創発する)のだと考えられる。
 よって、共転回の間、共転回していない方の“連星のような(連続)軌道運動”だけは続いているのだと考えられる。 詳細な検討は、今後の課題である。

《連星系パルサーと重力波について》
◎追加

「重力波はエネルギーを持ち去らない」という前提を持つ“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、(2016年2月に最初に発表された)「LIGOが“重力波”を直接、観測した」という偉大な成果を決して否定するものではない。
 しかし、「LIGOによって観測された“重力波”」(LIGOが得た観測データ(重力波の波形))についての“解釈”については、
 「重力波はエネルギーを持ち去る」(重力波を含めてエネルギー保存則が成立する(連続な時空))を前提とする、これまでの物理学のものと、
 「重力波はエネルギーを持ち去らない」(重力波はエネルギー非保存の所産である(不連続な時空))を前提とする、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)のものとの間で、
180度の違いがあると予想される。
 例えば、これまでの物理学では、『太陽の約35倍と約29倍の質量のブラックホールが、合体後、太陽の約62倍の質量のブラックホールになった結果、太陽の約3倍のエネルギーが重力波として持ち去られた』という“解釈”をしてきた。

 ※なお、これらの質量の数値は、決して直接観測されたものではなく、LIGOの観測データ(重力波の波形)をもとに、アインシュタインの一般相対性理論(エネルギー保存則(連続な時空)、「重力波によるエネルギーを持ち去り」)を前提とするモデルやシミュレーションを駆使して得られた“見積もり計算”の所産に過ぎない。(参考 『Observasion of Gravitayional Waves from a Binary Black Hole Merger』(PHYSICAL REVIEW LETTERS B.P.Abbot et al.)、『重力波とは何か』(p.173-175 講談社ブルーバックス 安東正樹))

 一方、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の前提(不連続な時空、「重力波はエネルギーを持ち去らない」)によれば、LIGOの観測データ(重力波の波形)から、180度逆の説明を与える。 それは、次のようなものである。

 2つのブラックホールが「インスパイラル期、合体、リングダウン期」を経る過程で、重力波の振幅が大きくなったり小さくなったりしている一方で、重力波の振動数は一貫して増加し続けている
 このことは、『2つブラックホールが、「インスパイラル期、合体、リングダウン期」のようにコンパクト化し続けるのに伴い、角運動量保存則に従って、回転数がアップし続けていることを意味している』と解釈できる。 (アイススケートのスピンにおいて、両腕を縮こませると回転数がアップするの同じ理由である)
 2つのブラックホールのコンパクト化に伴い回転数が増加する際、(角運動量の大きさが一定であるのに対して)運動エネルギーは増加し続けるので、当然、質量エネルギーも増加し続けることになる。
 (角運動量の大きさL=mvr=mr2ω(v=rω(ω:角振動数))が一定になる結果、運動エネルギーK=mv2/2=mv2/2=mr2ω2/2は増加し続ける)

 コンパクト化が進んで球体に近づくほどに、重力波(重力子の放出数の変化)は消失していくが、この運動エネルギー増加に伴う、質量エネルギーの増加により、重力子の放出数は増え続けていることになる。
 つまり、『重力波の振動数は一貫して増加し続けている』という観測結果(重力波の波形)は、この過程で一貫して質量が増加し続けていることを示していると解釈できるのである。
 そして、まさに、この解釈(説明)は、重力波はエネルギーが持ち去らないという前提とぴったり調和している。

 このように、(連星パルサーのとき同様に)「重力波はエネルギーを持ち去らない」という前提でも「LIGOによって観測された“重力波”」(LIGOが得た観測データ(重力波の波形))の“解釈”は可能である。 これが正しければ、「LIGOによって観測された“重力波”」(LIGOが得た観測データ(重力波の波形))は、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)を支持する証拠の1つである、と再解釈できることになる。 (まさに、これは、「観測の理論負荷性」の一例であると言えるだろう)
 両者を整理すると次のようになる。 

これまでの物理学
“EMOES”
(素スピノールからの創発モデル)
重力波を直接観測した成果
アインシュタインの一般相対性理論
すべて正しい
一部(特にエネルギーと関連する部分)は、
修正を要する。
重力波を含むエネルギー保存則

成立する
(時空は、どこまでも連続)
ゆえに、重力波はエネルギーを
持ち去るはずである。
×
成立しない
※重力波はエネルギー非保存の所産である。
((プランクスケールで)時空は不連続)
ゆえに、重力波はエネルギーを
持ち去らないはずである。
インスパイラル期〜リングダウン期における
2つのブラックホールの質量
一貫して
減るはずである
一貫して
増えるはずである。
観測結果(重力波の波形)の解釈
『太陽の約35倍と約29倍の質量のブラックホールが、合体後、太陽の約62倍の質量のブラックホールになった結果、太陽の約3倍のエネルギーが重力波として持ち去られた』 『(重力波の振幅が大きくなったり小さくなったりしている一方で)重力波の振動数は一貫して増加し続けている』以上、合計の質量は増加し続けている。
 ※単純に、太陽の約3倍の質量エネルギー(運動エネルギー)が増加したと考えていいのだろうか? 詳細な検討は、今後の課題である。


 ※“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、アインシュタインの重力理論に、少なくとも、次の3つの部分的な修正を迫っているのだった。

1.時空は連続である
時空は不連続である。
2.重力場は、エネルギー保存則にしたがう。
(重力場のエネルギーを含む全エネルギーは、
エネルギー保存則に従う)
 重力場は、エネルギー保存の所産である。
 (重力場は、「エネルギー非保存の所産である
「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の総和」
として創発している)
3.重力場は、非線形である
重力場は、線形である。
(重力場のエネルギーそのもそのが、
直接そのまま、質量になりえない)
※「重力波がエネルギーを持ち去る(重力波もエネルギー保存則に従う)」→「重力波がエネルギーを持ち去らない(重力波はエネルギー非保存の所産である)」という修正は、本質的に、2.の修正と同類であると考えられる。

結果3
《各種のヒッグス場と質量の関係》
◎※「 (運動方向が逆向きの)右巻き素スピノールのペア、(運動方向が逆向きの)左巻き素スピノールのペアのそれぞれは、“連星”のように、互いにクルクルと回りあい続けている」ことが、運動量保存の法則によって説明できるということは、「原始ヒッグス場ユニットの中の素スピノールにとっての空間は連続なものであり続けている」ということでいいのだろうか?  詳細な検討は、今後の課題である。   
 (なお、ネーターの定理によると、連な空間において空間並進の対称性があるからこそ、運動量保存則が成り立つとのことである)
※「 (運動方向が逆向きの)右巻き素スピノールのペア、(運動方向が逆向きの)左巻き素スピノールのペアのそれぞれは、“連星”のように、互いにクルクルと回りあい続けている」ことが、運動量保存の法則によって説明できるということは、「原始ヒッグス場ユニットの中の素スピノールにとって、(連座な)回転対称性が成立し続けている」からであると考えてよいと思われる(なお、ネーターの定理によると、連続な空間において)回転対称性があるからこそ、運動量保存則が成り立つとのことである) 詳細な検討は、今後の課題である。


2017年9月7日 2.15→2.16
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◎追加(この書名は、ニュートンの著書『自然哲学の数学的原理』(プリンキピア)と、ダーウィンの著書『種の起原』(進化論)をヒントにして生まれたものです。)

要約
 この現代物理学の危機は、まさに「only数字合わせ科学」の限界が生んだ危機に他ならない。
→ この現代物理学の危機は、言わば「only数字合わせ科学」の限界が生んだ危機に他ならない。
  (シンプルで、おおよそ高校数学レベル以下である。 その理由は、自然(nature)は、ズームインすればするほど、よりシンプルになるからである)
→  (シンプルで、おおよそ高校数学レベル以下である。 それなのにうまくいく理由は、自然(nature)そのものが、ズームインすればするほど、よりシンプルになるからに他ならない
◎  そして、その成果は、驚くほど深く広範囲である
→  そして、その成果は、驚くほど深く広範囲に及ぶ
◎(重力子は、波長2LP(2プランク長)の光子2つが並走するものに相当する 
(→結果1)
→(重力子は、波長2LP[m](2プランク長)の光子2つが並走するものに相当する 
(→結果1)
◎  ※なお、仮想的な磁m1[Wb]が持つエネルギーは、E=bm1c2[kg・m2/s2]≒m1×
8.698×1024[J]で求まる。(→結果1)

 ※なお、仮想的な磁m1[Wb]が持つエネルギーは、E=bm1c2[kg・m2/s2]≒m1×8.698×1024[J]で求まる。(→結果1)
“磁エネルギー”が詰まっていることを意味する。→“磁エネルギー”が詰まっていることを意味する。
  なお、「重力子の存在数の密度が高いほど、空間が膨張し時間の進みが遅くなる」ことが、“時空の曲がり”の実体である。(→結果1)
→  なお、「重力子の存在数の密度が高いほど、空間が膨張し時間の流れがスローダウンする」ことが、“時空の曲がり”の実体である。(→結果1)
◎電磁場、重力場、時空の曲り、四次元時空連続体、“質量を与えるヒッグス場”、“(非物質的な)新しいエーテル”を担う実体は、「原始ヒッグス場ユニット(PHU(=Primordial Higgs(field)Unit))の総和」(=“原始ヒッグス場”)として、統合される。 (→結果1)

 ◎電磁場、重力場、時空の曲り、四次元時空連続体、“質量を与えるヒッグス場”、“(非物質的な)新しいエーテル”を担う実体は、いずれも「原始ヒッグス場ユニット(PHU(=Primordial Higgs(field)Unit))の総和」(=“原始ヒッグス場”)であると統合的に説明できる。 (→結果1)
その結果、運動方向の時空が、「空間が膨張し、時間の進み方」ように変化する。
その結果、運動方向の時空が、「空間が膨張し、時間の流れスローダウンする」ように変化する。
「流れるプール」のような効果が生まれるために、等速運動が実現するのである。(→結果1)
「流れるプール効果」が生まれるために、等速運動が実現するのである。(→結果1)
すなわち、運動する剛体の周辺の時空がトータルで膨張する結果、ローレンツ収縮が生じると説明できるのである。
すなわち、運動する剛体を収容する時空がトータルで膨張する結果、ローレンツ収縮が生じると説明できるのである。
重力子エネルギーEG(=MGc2)[J]に近づくことがわかった。(→結果1)
重力子エネルギーEG(=MGc2)[J]に近づくと説明できることがわかった。(→結果1)
 ──重力場そのものは、線形であることがわかった。(→結果1)
→ ──重力場そのものは、線形であると説明できることがわかった。(→結果1)
◎あきらめてしまったことであったことを示している。→あきらめてしまったことであったことを示していると思われる

ハイゼンベルクの不確定性原理も包含し、その適用範囲を明確に示すものである。→ハイゼンベルクの不確定性原理も包含し、その適用範囲を明確に示すものである。
の主な原因であったことを、→の主な原因であったと考えられることを、
人類にとって大きな分岐点であると言っても過言ではない。
→人類にとって大きな分岐点であると言っても過言ではないのである。

材料&手段
◎重力場(“時空の曲り”)の量子化を目指す一方で──  時空そのものは連続であり、エネルギー保存が成立すると説明している(or無限小を考えられるものとしている(微分可能であるとしている))。
→エネルギー保存が成立すること(時空の連続性)を前提としながら、重力場(“時空の曲り”)の量子化を目指している。


結果1
《熱放射について》
◎もし、これらの電磁波や重力波もエネルギーを持ち去っているとしたら、太陽の質量が猛烈な勢いで減少する等、おかしなことになるはずである。
→もし、これらの電磁波や重力波もエネルギーを持ち去っているとしたら、太陽の電荷や質量が猛烈な勢いで減少する等、おかしなことになるはずである。
◎追加 ※「温室効果」という言葉があるけれども、地球の周囲に、たとえ雲や二酸化炭素の層が存在していたとしも、決して、本当の温室のようにガラスやビニールによって完全に空気の出入りが遮断されているわけではない。 したがって、(秒速30kmで公転運動をし続けている)地球からは、熱伝導や対流によって、熱を外部へ排出し続けることが可能なのである。
 日なたで(窓を閉めっぱなしの)温室や車中の温度が、外気温よりも非常に高くなるのはなぜか?  日なたでいったん外気温よりも高くなった(窓を閉めっぱなしの)温室や車中の温度が、日陰に入ったとしても、その高温を長時間維持するのはなぜか? それは、ガラスやビニールによって空気の流れが遮断されているからに他ならない(熱放射によって、より高い運動エネルギーを持つようになった気体分子が閉じ込められ続けているからである)。 その証拠に、ドアや窓を全開すれば、速やかに気温は、外気温とぼぼ等しくなる。
 なお、より大きな運動エネルギーを持つようになった気体分子から放出される熱放射が本当に、エネルギーを持ち去るのであれば、そもそも、(窓を閉めっぱなしの)温室や車内が、外気温よりも非常に高温になる理由が説明しにくくなると思われる。なぜなら、その熱放射が、ビニールやガラスを通り抜けて外へ移動し続けてしまうはずであり、それは、外気温が成立する条件とほぼ同じ条件になるはずだからである。
《電気双極子の振動に伴う放射について》
◎ ※半周期(t=T/2)で、正負がぴったり逆転する仮想光子の振動数νは、ν=1/Tと一定ので──  (c=νλにより)その仮想光子の波長λ(=2r(r:共転回する素スピノールどうしの距離))は、いずれも一定になっている
→※「新たな共転回を開始する時点の位置」がどこであっても、半周期(t=T/2)で、正負がぴったり逆転する仮想光子の振動数νは一定であるので(c=νλにより)最も再吸収されない仮想光子の波長λ(=2r(r:共転回する素スピノールどうしの距離))も一定になる
◎  ※なお、このような電気双極子の振動の場合は、加速度の変化に応じて、「hν=Km−Kn(m>n)」(「運動エネルギー順位 Kn=2π2k2me4/n2h2」)に従って、振動数νの大きさが変化した光子を放出することはないと考えられる。
 なぜなら、もし、加速度の変化に応じて、「hν=Km−Kn(m>n)」に従って、光子の振動数νの大きさが変化すれば、「電荷の正負の位置が(位相180度分)ぴったり逆転してしまう」という条件から外れてしまうことになり、放出されにくくなるからである。

 なお、電気双極子の振動の根底には、下図のような円運動と似た状況が存在していると言えるのかもしれない。詳細な検討は、今後の課題である。
→ ※もし、電気双極子の振動が、1直線上で繰り広げられているのならば、「電荷の正負の位置が(位相180度分)ぴったり逆転してしまう」ことによって仮想光子が放出されることの他に、電荷の加速(「運動エネルギー順位 Kn=2π2k2me4/n2h2」の変化)によって、「hν=Km−Kn(m>n)」に従う光子を放出することも考えられる。
 一方、もし、電気双極子の振動が、下図のような円運動によって繰り広げられているならば、「運動エネルギー順位 Kn=2π2k2me4/n2h2」が変化しないので、「hν=Km−Kn(m>n)」に従う光子の放出はなくなると考えられる
。 詳細な検討は、今後の課題である。

《光の反射と屈折》

◎  光は、例えば、鏡にぶつかると反射する。
→ 光は、例えば、鏡によって反射する。
◎もしそうだとすると衝突することによって、→もしそうならば衝突することによって、
◎  一方、例えば、真空中から水中に光が進行するときに屈折する。 水の真空に対する屈折率をnとすると、
 そのとき、ふつう、振動数νは変わらない(→エネルギーE=hνは変わらない)が、波長λ'は、短くなる(→光の速さが遅くなる(c'=νλ'=νλ/n=c/n)ように見える)。
◎  真空の時空より、“水中の時空”が膨張している(重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の密度が高い)。
 その結果、いったん水中に入った光自身は、常に光速で進んでいるつもりになっているのに──  時空が膨張しているために、外から見れば、波長が短くなって、ゆっくり進んでいるように見える。
 なお、真空の時空から、“水中の時空”へと移る場合、すなわち、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の密度」が変化するときに限って、光子は、進行方向を変える。
 いったん水の中に入った光子は、時空の膨張の程度(重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の密度)が一定なので直進することになる。

単なる真空より、水が存在している方が、その水の質量の分、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の密度が高く存在している
 そのことによって、“単なる真空”を収容する時空より“水”を収容する時空の方が、「空間が膨張し、時間の流れがスローダウンするように」が変化している
 その結果、いったん水中に入った光自身は、常に光速で進んでいるつもりになっているのに──  外から見れば、波長が短くなって、ゆっくり進んでいるように見える。
 なお、“単なる真空”を収容する時空から、”を収容する時空へと移る場合、すなわち、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の密度」が変化するときに限って、光子は、進行方向を変える。
 いったん水の中に入った光子は、“水”を収容する時空が持っている「空間が膨張し、時間の流れがスローダウンする」変化の程度(重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の密度)が一定なので直進することになる。』
◎ 屈折についてのこの説明は、「光が、大きな重力を持つ天体の周囲を進む際に、進行方向を曲げること」についても同様に(統合的に)説明できるものである。
→ 屈折についてのこの説明は、「光が、大きな重力を持つ天体の周囲を進む際に、そのルートを曲げること」についても同様に(統合的に)説明できるものである。

◎ 正しければ、光子には、時空の膨張の程度(重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の密度)の変化に応じて、進行方向を変えるという性質を持つことになる。
→ 正しければ、光子は、時空の「空間が膨張し、時間の流れがスローダウンする」変化の程度(重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の存在数の密度の変化の程度)に応じて、進行方向を変えるという性質を持っていることになる。
◎方向を変えるとしたら、真空中の原始ヒッグス場ユニットの中の素スピノールと水中の原始ヒッグス場ユニットの素スピノールが共転回を開始する際であると考えられる。 
 それは、具体的に、どのようなしくみなのだろうか?

 例えば、光子が、真空中から水中へと進んでいく場合、光子が進行方向を変えるのは、「真空中の原始ヒッグス場ユニットの中の素スピノール水中の原始ヒッグス場ユニットの素スピノール」が共転回を開始する際だけであると考えられる。(なぜなら、その前後においては、直進しているからである)
 例えば、「光が、大きな重力を持つ天体の周囲を進む際に、そのルートを曲げる」場合は、新たな共転回を開始するたびに、進行方向を変えると考えられる。
 このことは、光子は、その進行方向について、新たな共転回をはじめようとする際に、全体的な「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の分布全体を反映できる仕組みを持っていることを意味しているように思われる。 このような仕組みは本当に可能なのだろうか?
  詳細な検討は、今後の課題である。

《プランク定数、プランクエネルギー、プランク自然定数について》
 原始ヒッグス場ユニット(PHU(=Primordial Higgs(field)Unit)の1つが持つエネルギーをEとし、その中の素スピノールの転回周期をTとすると、ET=h[J・s]が成り立つ。
 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によると、プランク定数h[J・s]とは、
 「1つの原始ヒッグス場ユニット(PHU(=Primordial Higgs(field)Unit)の“4面体”が変形することによって蓄えるエネルギーの振幅をE[J]」と「その原始ヒッグス場ユニット(PHU)が変形する周期(=(その原始ヒッグス場ユニット(PHU)を構成する素スピノールの転回周期)をT[s]」の積である
 つまり、ET=h[J・s]が成り立つ

 この ET=h[J・s]にT=1[s]を代入すると、E[J・s]=h[J・s] となる。
→ この ET=h[J・s]にT=1[s]を代入すると、E×1[J・s]=h[J・s] となる。
 すなわち、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば──
 プランク定数h[J・s]、原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”を転回周期1秒の時間をかけて単振動させた場合のエネルギー振幅E[J] に1秒をかけたものに等しいと言える。
つまり、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば──  プランク定数h[J・s] に等しい大きさのエネルギーh[J]の大きさは、原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”を変形周期T=1[s](=1秒)の時間をかけて単振動させた場合のエネルギー振幅E[J]の大きさに等しいと言えるのである。
すなわち、プランク定数h[J・s]と“1秒”は、きってもきれない関係があることがわかる
したがって、プランク定数h[J・s]の大きさは、“1秒”と深い関係がある量であるという見方が成立するのである
◎※もともと、1秒とは、“地球が自転する時間”から決まってきた時間に過ぎないのであった。(およそ“地球が自転する時間”の24分の1の60分の1の60分の1)
→そもそも、1秒とは、「およそ“地球が自転する時間”の24分の1の60分の1の60分の1」のようにして、“地球が自転する時間”から決まってきた時間に過ぎないのであった。
◎したがって、実際は、“振動数が1より小さい光子”も実在するはずである(例えば、周期T=3秒でやっと1回、共転回できる光子、あるいは、周期T=60秒で1回単振動する原始ヒッグス場ユニットの“4面体”も存在するはずである)。
→したがって、実際は、「周期T=1秒よりも長い時間をかけて共転回する光子」も存在していると考えられる(例えば、周期T=3秒でやっと1回、共転回できる光子、あるいは、周期T=60秒で1回単振動する原始ヒッグス場ユニットの“4面体”も存在していると考えられる)。
“振動数が1より小さい光子”も実在するはずである
→“振動数が1より小さい光子”も存在していると考えられる

◎ そのことは、プランク定数の1/3や1/60というエネルギーも、宇宙には実在するはずであることを意味する。
→ そのことは、例えば、プランク定数h[J・s] に等しい大きさのエネルギーh[J]の1/3や1/60というエネルギーも、宇宙には実在するはずであることを意味する。
 すなわち、例えば、“1秒”と深い関係を持つh[J]というエネルギーの大きさがあるように、3秒と深い関係があるh/3[J]というエネルギーの大きさ、1/60秒と深い関係があるh/60[J]というエネルギーの大きさも存在するのである。
( ET=h[J・s]にT=1[s]を代入すると、E×1[J・s]=h[J・s] 、すなわち、E[J]=h[J] が導かれるように──
  ET=h[J・s]にT=3[s]を代入すると、E×3[J・s]=h[J・s] 、すなわち、E[J]=h/3[J] 、
  ET=h[J・s]にT=60[s]を代入すると、E×60[J・s]=h[J・s] 、すなわち、E[J]=h/60[J] が導かれる)
◎ つまり、プランク定数自体は、実際は、「宇宙のエネルギーの最小単位」ではないことになる。
→ つまり、プランク定数h[J・s]自体は、実際は、「宇宙のエネルギーの最小単位」ではないことになる。
◎ もしかしたら、エネルギーについての普遍的で一定な基準値としては、重力子エネルギーEG(=EP/2πの方が、よりふさわしいのかもしれない。
 なぜなら、例えば、「1つの重力子によって、1つの原始ヒッグス場ユニットが1回“4角形”(縮みきったバネ)になるときに蓄えられるエネルギー」のほうが、(どのような時間の単位が使われていようが関係なく存在する)普遍的な実体であるからである。
→※もしかしたら、エネルギーについての普遍的で一定な基準値としては、例えば、重力子エネルギーEG(=EP/2πの方が、よりふさわしいのかもしれない。
 なぜなら、例えば、「1つの原始ヒッグス場ユニットが“4角形”(縮みきったバネ)に変形するときに蓄えられるエネルギー」、(どのような時間の単位が使われていようが関係なく存在する)普遍的な実体であると考えられるからである。
 当然、1秒以外にも様々な時間が、ET=h[J・s]の式に入る。 hは、転回周期と原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”が蓄えるエネルギー振幅の“反比例定数”である。
 すなわち、プランク定数は、時間(転回周期)とエネルギーの関係を明確に示してくれる、とても便利で重要な定数であると言えることに変わりはない。
→ プランク定数h[J・s]が持っている意味の1つは、「宇宙のエネルギーの最小単位」ではなく、「反比例定数」なのである
 すなわち、プランク定数h[J・s]は、「原始ヒッグス場ユニット(PHU)の変形周期(構成する素スピノールの転回周期)」と「原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”が蓄えるエネルギー振幅」を結びつける“反比例定数”という、とても便利で重要な意味を持つものなのである
そして、プランク定数を2πで割ったもの──、h/2π[J・s]=h/2π[kg・m/s][m]
には、「素スピノールが持つ、スピン角運動量である」という重要な意味もある。
→ そして、一方で、
プランク定数h[J・s]には、それ2πで割ったものh/2π[J・s]=h/2π[kg・m/s][m])が、「素スピノールが持つ、スピン角運動量に相当する」という重要な意味もある。

 ※なお、当然、素スピノールのスピン角運動量に相当しているのみならず、「電子、クォーク…」のスピン角運動量に相当しているとも言える

 このプランク定数hに限らず、他の各定数についても、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)にもとづいた、その意味(実体像)を確認することは重要であると思われた。
 下にまとめてみた
 このプランク定数h[J・s]以外の、様々な定数についても、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)に基づいて、その意味(実体像)をつかむことができる
 それらを整理して示すと次のようになる

ET=hより、周期T=1秒で、原始ヒッグス場の“4面体”の中の1つの素スピノールが転回する際、
 その“4面体”が
蓄えたり放出したりするエネルギーの最大値(振幅)E に1秒をかけたもの
◎素スピノールの転回周期Tと、原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”が
 蓄えるエネルギー振幅Eの“反比例定数”
素スピノールの持つスピン角運動量を2π倍したもの。(h/2π[J・s]=h/2π[kg・m/s][m])

◎「原始ヒッグス場ユニット(PHU)の変形周期[s](構成する素スピノールの転回周期[s])」と
「原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”が蓄えるエネルギー振幅E[J]」を結びつける“反比例定数”
2πで割ったもの(h/2π[J・s]=h/2π[kg・m/s][m])が、
 「素スピノールが持つ、スピン角運動量に相当する」

素スピノールのペアの間の最短距離
素スピノールが1回180度転回するためにかかる最短時間
素スピノールのペアの間の最短距離
素スピノールが1回180度転回するためにかかる最短時間

◎テーブル
 削除 ◎“重力子を放出できるかどうかを決める閾値としてのエネルギー”

重力子1つ(=素スピノール4つ分の転回運動)の系が持つエネルギーを2π倍したもの。
1つの原始ヒッグス場ユニットの“4角形”(縮みきったバネ)が持つエネルギー”を2π倍したもの。
(◎波長2LP[m]の2つの“LP光子”が持つエネルギーを(2π)で、割ったもの)
プランクエネルギーEPに相当する質量
2πで割ったものが、「重力子1つ(=素スピノール4つ分の転回運動)の系が持つエネルギー」や
 1つの原始ヒッグス場ユニットの“4角形”(縮みきったバネ)が持つエネルギー”に相当する
(◎波長2LP[m]の2つの“LP光子”が持つエネルギーを(2π)で、割ったもの)
プランクエネルギーEP[J]に相当する質量
◎2πで割ったものが、重力子質量MG[kg]に相当する。

 もう1つのプランクエネルギーを求める式「EP=(hc5/2πG)1/2 と、上記の式「EP=(h/π)×c/2LP
をイコールでつなぐ「hc/2πLP =(hc5/2πG)1/2」ことによっても、重力定数Gを計算でき、「G=2πc3LP2/hと求まる
 もう1つのプランクエネルギーを求める式「EP=(hc5/2πG)1/2 と、上記の式「EP=(h/π)×c/2LP
をイコールでつなぐhc/2πLP =(hc5/2πG)1/2」とする)ことによっても、重力定数Gを計算でき、「G=2πc3LP2/hと求まる。
※この計算結果は、プランク距離を求める式 LP=(hG/2πc31/2の変形から導かれるGと合致する。
→※この計算結果は、
次元解析から計算されたプランク距離を求める式 LP=(hG/2πc31/2の変形から導かれるGと合致する。
 それは、「重力定数Gを LPで置き換えた表現である」と言える。
 それは、「重力定数Gを LPで置き換えた表現である」と言える。

“重力定数Gを、LPを用いた式で置き換えた表現”
(Gに、G=2πc3LP2/h を代入した表現
“重力定数Gを、LP[m]を用いた式で置き換えた表現”
(Gに、G=2πc3LP2/h を代入した表現

hc/2πLP[J]
=(hc/4LP)×2×(1/π)[J]
=2πEG[J]
hc/2πLP[J]
=2πEG[J]

 ※なお、プランク定数hを、プランクエネルギーEPや プランク時間 TPを用いて置き換えて表すと次のようになる。
→ ※なお、
プランク定数h[J・s]を、プランクエネルギーEP[J]や プランク時間 TP[s]を用いて置き換えて表すと次のようになる。

重力定数Gを LPを用いた式で置き換え、
さらにプランク定数hをEPや TPでを用いた式で置き換えた表現

重力定数Gを LP[m]でを用いた式で置き換え、
さらにプランク定数h[J・s]EP[J]や TP[s]を用いた式で置き換えた表現


2πTPEP[J・s]
=2TP×πEP
=2TP×(hc/2LP)[J・s]
=「波長2LPの光子の素スピノールの転回周期」
×「1つの波長2LPの光子が原始ヒッグス場ユニットに蓄えるエネルギーの振幅」


EP=hc/2πLP[J]より)
h[J・s]=2πEPLP/c

EPTP[J・s]
(2π)2EGTP[J・s]
=「波長2LP[m]の光子が原始ヒッグス場ユニットに蓄えるエネルギー振幅」二つ分
×「波長2LP[m]の光子を構成する素スピノールの転回周期」
(=(hc/2LP)×2×TP[J・s])


※h=2πTPEP[J・s]は、やはり、「転回周期とエネルギー振幅」の関係を示す式、ET=hを満たしていることがわかる。
→※h=
πEP×2TP[J・s](=(hc/2LP)×2TP[J・s])は、やはり、「エネルギー振幅」と「原始ヒッグス場ユニット(PHU)の変形周期」の反比例関係を示す式、ET=hを満たしていることがわかる。


※h=ETの式は、やはり、“1秒に限らず”、一般に「時間とエネルギーの関係」を示していることになる。

※例えば、もし、プランク時間TP
[s]を1単位にしている星があれば、そこでの、プランク定数は、H=2πEP[J・TPs]となるだろう。
 地球上のように、1秒を1単位にしている“われらの宇宙観”では、プランク定数Hは、そのままH=h
[J・s](=2πTPEP[J・s])となる。
 もし、われわれにとっての“0.1秒分”を1単位にしている星があったなら、そこでのプランク定数は、H=10h
[J・s](=20πTPEP[J・s/10])となるであろう。
 もし、われわれにとっての“3秒分”を1単位にしている星があったなら、そこでのプランク定数は、H=h/3
[J・s](=2πTPEP/3[J・3s])となるであろう。
 もし、われわれにとっての60秒分を1単位にしている星があったなら、そこでのプランク定数は、H=h/60
(=2πTPEP/60[J・60s])となるであろう。
 そして、いずれの時間を単位にする星においても、H=ETは、成立する。

 つまり、H=ETは、どこの星でも(どのような時間を1単位とする星でも)なりたつ普遍的な原理であるということなのである。
 (そして、その関係は、原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”がもつ性質として、創発されてきたと考えられるのである)
→※例えば、もし、プランク時間TP
[s]を1単位にしている星があれば、そこでの、プランク定数は、H=h/TP[J・TPs]=πEP×2×TP/TP[J・TPs]=πEP×2[J・TPs]となるだろう。
 地球上のように、1秒を1単位にしている“われらの宇宙観”では、プランク定数Hは、そのままH=h
[J・s](=πEP×2TP[J・s])となる。
 もし、われわれにとっての“0.1秒分”を1単位にしている星があったなら、そこでのプランク定数は、H=10h
[J・s/10](=πEP×20TP[J・s/10])となるであろう。
 もし、われわれにとっての“3秒分”を1単位にしている星があったなら、そこでのプランク定数は、H=h/3
[J・3s](=πEP×2TP/3[J・3s])となるであろう。
 もし、われわれにとっての60秒分を1単位にしている星があったなら、そこでのプランク定数は、H=h/60
[J・60s](=πEP×2TP/60[J・60s])となるであろう。
 そして、いずれの時間を単位にする星においても、H=ETは、成立する。

  (なぜなら、Eは、いずれも、E=πEP[J]で、Tは、いずれも、その実体が等しく、T=2[J・TPs]=2TP[J・s]=20TP[J・s/10]=2TP/3[3s]=2TP/60[60s]が成立しているからである)
 つまり、H=ETは、どこの星でも(どのような時間を1単位とする星でも)なりたつ普遍的な原理であるということなのである。
 (そして、その関係は、原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”がもつ性質として、創発されてきたと考えられるのである)

 ※重力子による原始ヒッグス場ユニット(PHU)の変形を、数式化すると、次のようになる。。
    h/2π2
     
2TP×EG[J・s]
    =2TP×(hc/(2π)2LP)[J・s]
    
=「波長2LPの光子の素スピノールの転回周期」×「1つの“波長2LPの重力子”が原始ヒッグス場ユニットに蓄えるエネルギーの振幅」

プランク定数
h[J・s]
2πTPEP[J・s]
=2TP×πEP
=2TP×(hc/2LP)[J・s]
ディラック定数
h/2π[J・s]
=2πTPEG[J・s]
(=2TP×EP/2[J・s])
ディラック定数/2π
h/2π2[J・s]
=2TP×EG[J・s]
=2TP×(hc/(2π)2LP)[J・s]


 ※一方、h[J・s]=2πEPTP[J・s]
          (2π)2EGTP[J・s]
 と変形できる。よって、
   
 h/2π2
     
EG×2TP[J・s]
    =「1つの“波長2LPの重力子”が原始ヒッグス場ユニットに蓄えるエネルギーの振幅EG[J]」×「重力子を構成する波長2LP[m]の光子の素スピノールの転回周期[s]」
 となる。 この数式は、重力子による原始ヒッグス場ユニット(PHU)の変形についての反比例関係に相当するものである。
  つまり、光子の場合の反比例定数がh[J・s]であるのに対し、重力子の場合の反比例定数は、h/2π2[J・s]であるということになる。
  この反比例定数は、ディラック定数 h/2π[J・s]をπで割った値に相当している

プランク定数
h[J・s]
EPTP[J・s]
πEP×2TP
=(hc/2LP)×2TP[J・s]
=「1つの波長2LP[m]の光子のエネルギー」
×「“4面体”の変形周期(=素スピノールの転回周期)」[J・s]
ディラック定数
h/2π[J・s]
EPTP[J・s]
πEG×2TP[J・s]
ディラック定数/π
h/2π2[J・s]
EG×2TP[J・s]
=(hc/(2π)2LP)×2TP[J・s]
=1/(2π)2×{(hc/2LP)×2}×2TP[J・s]
=「並走する2つの光子のエネルギーを(結合エネルギーを放出させて)
1つの重力子のエネルギーにするための係数」
×「2つの波長2LP[m]の光子のエネルギー」
×「“4面体”の変形周期(=素スピノールの転回周期)」[J・s]
重力子の場合の反比例定数は、h/2π2[J・s]であることが示されている。

 ただし、光子の場合は、h=ETにおいて、E[J]やT[s]は、様々な値を取りうるのに対し、
 重力子の場合は、h/2π2=ETにおいて、E=EG[J]、T=2TP[s]という値だけを取ると考えられる。
 そういう意味で、「重力子の場合の反比例定数」という言い方は、適当ではないのかもしれない。詳細な検討は、今後の課題である。


※さらに、c=LP/TP、h=2πTPEP を用いて、重力定数Gを、変形してみると次のようになる。
→ ※さらに、
c=LP/TP[m/s]、h=2πTPEP[J・s]を用いて、重力定数Gを、変形してみると次のようになる。

なぜなら、相対性理論が示すように、時間の流れが、それぞれの座標系で異なりうるからである。 したがって、プランク時間TP[s]も、光速c[m/s]も、実は、それぞれの座標系で変化しうるのである。 そういう意味では、重力定数の意味は、実質的には、それぞれの座標系で異なりうることになる。
 しかし、たとえ、そうだとしても、それぞれの座標系で「光速はcだ」を観測するように、それぞれの座標系で「重力定数はGだ」を観測することになる(だからこそ、ウラシマ効果も生じる)ので、それぞれの座標系で重力定数Gが実質的に変化していることを観測できなくなると考えられる。
 なぜなら、相対性理論が示すように、時間の流れが、それぞれの時空で異なりうるからである。
 したがって、プランク時間TP[s]も、光速c[m/s]も、実は、それぞれの時空で変化しうるのである。 そういう意味では、重力定数の意味は、実質的には、それぞれの時空で異なりうることになる。
 しかし、たとえ、そうだとしても、それぞれの時空で「光速はcだ」を観測するように、それぞれの時空で「重力定数はGだ」を観測することになる(だからこそ、ウラシマ効果も生じる)
 そうだとすると、それぞれの時空で重力定数Gを測定して、それらを比較することによっては、(時空によって)重力定数Gが実質的に変化していることの証明が難しくなるように思われる
 ところが、例えば、光が、真空から屈折率n(n>1)の水中に進む場合、光速cが、光速c/nになることは、観測されているのだった。 同様に、真空中の重力定数と、水中の重力定数を比較することは、可能ではないだろうか?(G=LPc4/2πEGにより、水中の重力定数は、G=LPc4/2πn4EG(n>1)のように小さくなる(したがって、重力は、1/n4の割合で小さくなる)と予想される)。 また、あるいは、そもそも、ウラシマ効果が存在しているということが、実は、(時空によって)重力定数Gが実質的に変化していることを証明している、と説明できないだろうか?






結果2
◎大枠の余計なテーブル削除、幅の修正
 このージでは、電子、クォーク、ニュートリノ、グルーオン、ウィークボソン… といった素粒子そのものが、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)で、どのように説明できるかを示す。 →素粒子物理学の標準模型は、現代物理学の偉大な成果の1つである
 このージでは、主に、(素粒子物理学の標準模型を担う)「電子、クォーク、ニュートリノ、グルーオン、ウィークボソン…」といった素粒子そのものが、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)で、どのように説明できるかを示す。

◎それは、自然な世界観(3Steps原理)を活用しながら、様々な素粒子の構造や機能を“幾何学的な実体像”(視覚的描像、具体的なイメージ、true picture at Planck scale)を説明していくことであり──  それは、素粒子物理学の標準模型に登場する素粒子の“内部構造”を説明していくことに他ならない。
 これまでの素粒子物理学を否定するものではない。
 それは、自然な世界観(3Steps原理)に基づいて“幾何学的な実体像”(視覚的描像、具体的なイメージ、true picture at Planck scale…)を探究しながら、様々な素粒子の構造や機能を説明していこうとすることであり──  それは、素粒子物理学の標準模型に登場する素粒子の“内部構造”を説明していこうとすることに他ならない。
◎  これまでの素粒子物理学を「より深いレベルの階層」から説明するものであり──  これまでの素粒子物理学を包含するものなのである。
“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、これまでの素粒子物理学の標準模型の成果を「より深いレベルの階層」から説明しようとするものであり──  その自然(nature)と調和している部分を包含するものなのである。
基礎的な問題におよぶ。
 このページでは、次のテーマに沿って説明していく。
→基礎的なテーマにおよぶ。
 このページでは、次のようなテーマ説明していく。
◎「電荷の実体とは、何か? 色荷の実体とは何か?」と「ゲージ原理とはなにか?

→「電荷や磁極の実体とは何か?(引力と斥力はどのようにして生ずるか? 電子のスピンとは何か?)  色荷の実体とは何か?」と「ゲージ原理とはか?

《プレオンモデルの予測について》
◎その1つの成果が、“プレオンモデルの予測”である。
→その成果の1つが、“プレオンモデルの予測”である。
《プレオンモデルの予測と“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)》
 (1つ1つプレオンがスピン1等のボソンなら、レプトン(電子、ニュートリノ…)やクォークも、ボソンになってしまう
→  (1つ1つプレオンがスピン1等のボソンなら、レプトン(電子、ニュートリノ…)やクォークも、ボソンになってしまう
◎ このフェルミオンのプレオン○を、ボソンを構成するプレオン(すなわち、素スピノール)とはっきり区別するために、「プレオン∴」と表記することとする。
このフェルミオンのプレオン○を、(光子や重力子といった)ボソンを構成するプレオン(すなわち、素スピノール)とはっきり区別するために、「プレオン∴」と表記することとする。◎ ※プレオン∴の幾何的な実体像は、右側の方が簡略化している。
→※右側は、プレオン∴の幾何的な実体像を簡略化して図示しているものである。

※ウィークボソンを結びつけるものは、“LP光子の集積したひも”であると考えられる。(→下記節類) この“LP光子の集積したひも”の質量によって、ウィークボソンの質量が80Gevほどに大きくなること(電子1つと反電子ニュートリノ1つの質量の和よりはるかに大きくなること)を説明することができる
→※ウィークボソンを結びつけるものは、“LP光子の集積したひも”であると考えられる。(→下記説明
◎追加 ※グールオンにおけるプレオン○は、素スピノール1つに相当し、クォーク&レプトン、ウィークボソンにおけるプレオン○は、プレオン∴に相当している、というようにプレオン○の意味は異なっていることになる。
《電荷の起源について》
◎電荷±1/3[C]の電荷が、何らかの形で創発されると考えられる。
電荷±1/3[C]の電荷が、何らかの形で創発ると考えられる。
 果たして、プレオン∴の中で、正負の電荷を、どのように創発させることができるであろうか?
→  果たして、プレオン∴の中で、正負の電荷、どのように創発するのであろうか?

◎もし超ミクロのレベルで観測が可能であれば、電子(すなわち、負の電荷を持つプレオン∴×3)を構成する各素スピノールは光速以上で運動し続けているはずなので、「すべての電子は、実は左巻きである」という結果になるはずである。
→もし超ミクロのレベルで観測が可能であれば、電子(すなわち、負の電荷を持つプレオン∴×3)を構成する各素スピノールすべて(少なくとも光速で運動し続けており)左巻きであるので、厳密には、「すべての電子は、実は左巻きである」という結果になるはずである。
さらに、その転回の後の状態である、下図のようになれば── →さらに、その転回の後に、下図のような状態になれば──
◎※左巻きと右巻きの素スピノールが混在しこのように配置している場合、“パウリの排他律”によって駆動されて、自ら転回する必要がなくなる。
→※左巻きと右巻きの素スピノールが混在しこのように配置している場合、“パウリの排他律”によって駆動されて自ら転回しなければならない」という必要がなくなる。 
“パウリの排他律”に駆動(ドライブ)されて生じる共転回の総和──  これが、「放出され&再吸収される仮想光子の総和」となり、「原始ヒッグス場ユニットの“4面体”の変形の総和」となり、静電場となる。
 つまり「“パウリの排他律”に駆動(ドライブ)されて生じる共転回」によって、電荷、すなわち、「仮想光子の放出源として働き続ける能力」が創発することになる
→ “パウリの排他律”に駆動(ドライブ)されて生じる共転回の総和──  これが、「放出され&再吸収される仮想光子の総和」となり、「原始ヒッグス場ユニットの変形している“4面体”の総和」となり、マクロの静電場となる。
 つまり、電荷、すなわち、「仮想光子の放出源として働き続ける能力」は、まさに、「“パウリの排他律”に駆動(ドライブ)されて生じる共転回」によって創発するのである
◎その結果、「原始ヒッグス場ユニット(PHU(=Primal Higgs(field)Unit)の“4面体”の変形」の分布も均等となり──

その結果、「原始ヒッグス場ユニット(PHU(=Primal Higgs(field)Unit)の変形している“4面体”」の分布も均等となり──
(=“原始ヒッグス場ユニットの“4面体”の変形の総和”)によって生じていることを、はっきり示しているのだった。
(=“原始ヒッグス場ユニットの変形している“4面体”の総和”)によって生じていることを、はっきり示しているのだった。
◎この中の電荷Qから放出される仮想光子が作る電場(=“原始ヒッグス場ユニットの“4面体”の変形の総和”)
→この「電荷Qから放出される仮想光子が作る電場(=“原始ヒッグス場ユニットの変形している“4面体”の総和”)
 ※決定論的カオスによって、様々方向に仮想光子が生じる、その「電荷からの距離(r=λ/2)」と「原始ヒッグス場ユニットの変形におけるエネルギー振幅E」の関係は、確定している。
→ ※決定論的カオスによって様々方向に仮想光子が生じる、その「共転回する素スピノールのペアの距離(=電荷を構成している素スピノールと、原始ヒッグス場ユニット(PHU)の変形している“4面体”を構成してる素スピノールの間の距離(r=λ/2[m])」と「その変形している“4面体”が蓄えるエネルギー振幅E[J]」は反比例関係にあり、確定している。
◎  ※当量電荷QEは、電子の電荷の5.8倍(5.8個分)であるので、マイナスプレオンのおよそ5.8×3=17.4倍(17.4個分)であることになる。
  よって、ファラデーの法則やアンペール-マクスウェルの法則の説明とも、大きく矛盾していることはないと思われる。 (さらなる詳細な検討は、今後の課題である)
→  ※当量電荷QEは、電子の電荷の5.8倍(5.8個分)であるので、マイナスプレオンのおよそ5.8×3=17.4倍(17.4個分)であることになる。



“パウリの排他律” &“決定論的なカオス”
+電荷の加速(or減速)
(=運動エネルギー順位Kn変化
電荷の加速(or減速)に伴う、
“仮想光子のはぎとり”
(=仮想光子の再吸収され損ない)
によって生じる

“パウリの排他律” &“決定論的なカオス”
+電荷の加速(=運動エネルギー順位Kn増加
(or正負の電荷の周期的な振動)
電荷の加速(=運動エネルギー順位Knの増加)
(or正負の電荷の周期的な振動)
に伴う
“仮想光子のはぎとり”
(=仮想光子の再吸収され損ない)
によって生じる

電荷を加速(or減速)するために
エネルギーが必要。
加速(or減速)がなれば、
電磁波(光子の集合)を放出しなくなる

※なお、光子や電磁波(光子の集合)そのものは、
エネルギー非保存の所産である。
右巻きと左巻き両方の素スピノールを利用
電荷を加速させる
(=運動エネルギー順位Knを増加させる)
(or正負の電荷を周期的に振動させる)
ために
エネルギーが必要。
加速(or周期的な振動)がなれば、
電磁波(光子の集合)を放出しなくなる

※なお、電磁波(光子の集合)そのものは、
エネルギー非保存の所産である。
いったん放出された電磁波(光子の集合)は、
右巻きと左巻き両方の素スピノールを利用

◎テーブル 幅をそろえる
◎テーブル  ※なお、仮想光子の集合そのものは、
エネルギー非保存の所産である。
→※なお、電磁場(仮想光子の集合そのものは、
エネルギー非保存の所産である。

《プレオン∴による、電子やクォークなどの、より正確な表記》


 プラスプレオン+∴ マイナスプレオン−∴のみならず、中性プレオン0∴ 反中性プレオン
_
0∴

を用いることで──  電子やクォークなどの表記を、より具体的に&正確にできるようになる   

 プラスプレオン+∴ マイナスプレオン−∴のみならず、中性プレオン0∴ 反中性プレオン
_
0∴

を用いることで── 
電子やクォークなどの表記を、より具体的に&正確にできるようになる



結果6
◎4つの力とは、次の4つである。
   重力
   電磁気力
   強い力(強い相互作用、本来はグルーオンを介する力であり、π中間子を介する力も含む)
   弱い力(弱い相互作用、本来は、LP光子を介する力であり、ウィークボソンを介する力も含む)
→ 4つの力とは、次の4つである。

   重力
   電磁気力
   強い力(強い相互作用、本来はグルーオンを介する力であり、π中間子を介する力も含む)
   弱い力(弱い相互作用、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によると、本来は、LP光子を介する力であり、ウィークボソンを介する力も含む)
  6.現代物理学は、電弱統一理論(ワインバーグ・サラム理論)成し遂げた。
→   6.現代物理学は、電弱統一理論(ワインバーグ・サラム理論)成し遂げた。



2017年8月30日 2.14.1→2.15

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◎追加 それは、次の3つの論文から構成されております。
◎追加 この論文3部作は、『自然哲学の3Steps的原理 ─万物の起源─』と呼べる一冊の本に育つかもしれないものです。
◎「プロフェッショナルである科学者(scientist)」(専門家)向けであるのみならず──  「アマチュア(愛する人)であるフィロソファー(philospher)」(知を愛する方)向け、
この論文3部作は、「プロフェッショナルとしての科学者(scientist)」(専門家の方々)向けであるのみならず──  「アマチュア(愛する人)であるフィロソファー(philospher)」(知を愛する方)向け、
◎追加 ※この『自然哲学の3Steps的原理 ─万物の起源─』と呼べる一冊の本に育つかもしれない論文3部作の意味(意義)や『「アマチュア(愛する人)であるフィロソファー(philospher)」(知を愛する方々)』の意味をよく理解するために、エッセイ『研究について』(ひるねスイーツ)も役立つと思います。
◎  なぜなら、(誰もが“すべての分野の専門家”でないと同時に)誰もが“人生”のプロであるはずだからです。
→ なぜなら、(誰もが“すべてのレベル”の、すべての分野を究めていないと同時に、少なくとも)誰もが“人生レベル”の、かけがえのない自身の人生を究めているはずだからです。
◎  特に、『“現代物理学”の危機を解消する新しい手段の紹介』(一般3Steps理論&“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)ver.2.00の研究成果を支える数学は、ほぼ“高校数学レベル”であるので、知を愛する多くの方々に“査読者”となって頂けると思っております。
 この成果は、既存の物理学を否定するものではなく──  既存の物理学を包含し、その適用範囲を明確にするものです。 それは、アインシュタインの相対性理論が、ニュートン力学を否定したのではなく──  ニュートン力学を包含し、その適用範囲を明確にしたものであることと似ています。

 これらの研究成果を支える数学は、ほぼ“高校数学レベル”以下であるので、知を愛する多くの方々に“査読者”となって頂けると思っております。
 これらの成果は、既存の科学を否定するものではなく──  既存の科学の成果を包含し、その適用範囲を明確にするものです。 例えば、『“現代物理学”の危機を解消する新しい手段の紹介』(一般3Steps理論&“EMOES”(素スピノールからの創発モデル))の成果は、既存の物理学を否定するものではなく──  既存の物理学の成果を包含し、その適用範囲を明確にするものです。 それは、アインシュタインの相対性理論が、ニュートン力学を否定したのではなく──  ニュートン力学を包含し、その適用範囲を明確にしたものであることと似ています。
たとえ、これらの成果が驚くほどのものであったとしても、これからも、発展、洗練、吟味、成熟、修正、改善…  の余地があると思います。
当然、これからも、発展、洗練、吟味、成熟、修正、改善…  の余地があると思います。

要約(Abstract)
 現代物理学は、精密な観測値と、抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何、群論…)による計算値を一致させることだけに基づいて発展してきた。
 現代物理学は、主として、精密な観測値と、抽象的な数学(抽象的な数式、抽象的な幾何、群論…)による計算値を一致させることに基づいて発展してきた。
 ──質量M[kg]の剛体が持つ運動エネルギーは、加速するほど無限大に近づくのではなく、Mc2[J]に近づくことがわかった。 (→結果2)
   つまり、質量M[kg]の剛体が持つ質量エネルギー(静止質量エネルギー+運動エネルギー)は、2Mc2[J]に近づくことになる。

 ──質量M[kg]の剛体が持つ運動エネルギーは、加速するほど無限大に近づくのではなく、プレオン∴1つあたり、重力子エネルギーEG(=MGc2)[J]に近づくことがわかった。(→結果1)
   例えば、電子は、(Me+3MG)c2[J]の質量エネルギー(Me:電子の静止質量 MG:重力子質量)に近づくことになり、光速の99.99…%の速さに達することを説明できる。

 ──重力ポテンシャルエネルギー利用して獲得した運動エネルギーが新たな質量エネルギーとしてカウントされる結果、二ュートン重力理論におけるGが一般相対性理論で2Gになることを説明できることがわかった。 (→結果1)

 ──重力場そのものは、線形であることがわかった。(→結果1)



結果1
◎リンク 削除 《一般相対性理論とエネルギー保存則について(詳細版)》
◎リンク 追加 《コンプトン効果について》

《重力場の線形性について(詳細版)》
◎図の修正


《静電気力(電荷のクーロンの法則)のEMOES表記と電荷エネルギー
  (および、磁力(磁極のクーロンの法則)のEMOES表記と磁極のエネルギー)
◎2カ所(hc/16πLP1/m−1/n)?mJ?n(hc/16πLP1/m−1/n)[J]


《一般相対性理論とエネルギー保存則について(詳細版)》

◎すべて削除
《一般相対性理論とエネルギー保存則について(詳細版)》

 そもそも、ある質量を持つ物体が、エネルギーを持つ「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」を放出し続けているなら──
 「この世界に存在する、エネルギーが増え続けてしまうことになってしまう(新たにエネルギーが生成され続けてしまう)ので、エネルギー保存則(熱力学第1法則)の破れを意味するから問題があるのでないだろうか?」という疑問が湧くのは、もっともなことである。

 しかし、このことは、やはり、繰り返し述べているように、少なくとも、次の2つの理由で問題ない。

 1. 保存則(エネルギー保存則、運動量保存則)や一般相対性理論(リーマン幾何学)が、連続な時空を前提としている一方、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、ミクロの不連続な時空を前提している。

 2. “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば──  質量とは、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」を繰り返し放出する放出源として働き続ける能力の総和であり、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」は、エネルギー非保存の所産である。



 1.保存則(エネルギー保存則、運動量保存則…)や一般相対性理論(リーマン幾何学)が、連続な時空を前提としている一方、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、ミクロの不連続な時空を前提している。

 対称性と保存則を結びつける“ネーターの定理”というものがあるのだった。
 それは、次のようなものであった。

『ネーターの定理は、系に連続的な対称性がある場合はそれに対応する保存則が存在する、と述べる定理である』
『ネーターの定理は、ラグラジアンの変数に対する連続的な変換が系の対称性になっている場合、対称性の下での作用の変分がある保存量の時間についての全微分になるという定理である』
  (ウィキペディア『ネーターの定理』 下線は、筆者による)

『ネーターの定理は、物理法則の連続的対称性とそれにともなう保存則との関係を表している』
  (p.123 『対称性 レーダーマンが語る量子から宇宙まで』 下線は、筆者による)


 すなわち、ネーターの定理は、例えば、保存則(エネルギー保存則、運動量保存則)は、実は、連続な時空(連続な時空の対称性(不変性))を前提として成立していることを教えてくれるのである。
 (ネーター定理の“対偶”をとれば、「保存則(エネルギー保存則、運動量保存則)が成り立たないのであれば、時空が不連続である」ことを教えてくれる定理である、ということになる)


 そして、“ニュートリノ”が考えられていなかった時代についての、次のような記述も、おおいに参考になる。

 『ベータ崩壊でのこの失われたエネルギーと運動量は、物理学者にとって長年の大きな謎であった。量子力学の創始者の一人であるニールス・ボーアは、この現象を説明するために、エネルギーと運動量の保存はその有効性に限界があって、ベータ崩壊の過程はこれらの保存則が実際に破られる最初の例を示しているのだという仮説を唱えた。 〜
 ボーアの提案は、衝撃的な結果をもたらす可能性をはらんでいた。ボーアの仮説が正しいとすれば、ネーターの定理によって、ベータ崩壊に対してはなぜか空間と時間における連続的並進不変性と言う対称性が保たれないことになる。そうすると、空間と時間はある種の結晶格子を形成していることになり、結局は連続的並進対称性が空間(および時間)において成り立たないことになってしまう。これはまったく驚くべき発見である──われわれは宇宙に無限に広がる離散的なチェス盤に似たものになってしまうのだ。』
 (p.135-136 『対称性 レーダーマンが語る量子から宇宙まで』 下線は筆者による)


 この記述から、「エネルギー&運動量の保存則が破られているなら、ネーターの定理によって、時空が連続でない(離散的である)ことになる」ということが読みとれる。
 これは、上記の“対偶”と同等である。

 「エネルギー&運動量の保存則が破られているなら、ネーターの定理によって、時空が連続でない(離散的である)ことになる」ということは、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)にとって、都合が良い。
 なぜなら、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)では、電荷による光子の放出(電荷による仮想光子の放出&吸収)、質量による重力子の放出は、エネルギー非保存や運動量非保存にもとづいていると同時に、“不連続な時空”を前提としているからである。
 (しかも、『空間と時間はある種の結晶格子を形成』『われわれは宇宙に無限に広がる離散的なチェス盤に似たもの』という説明は、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)による時空の描像、すなわち、原始ヒッグス場ユニット(PHU)の総和という説明と、とても調和していると思われる)

 つまり、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、ネーターの定理と調和しているのである。


 

 一方、一般相対性理論も、「連続な時空」を前提としているからこそ、連続で微分可能な時空を前提とする、リーマン幾何学で表記されている。
 すなわち、「連続な時空」を前提としているからこそ、「一般相対性理論において、エネルギー保存則が成り立つ」と言えるようになるのだ。

 つまり、一般相対性理論も、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)も、ともに、ネーターの定理と調和しているのである。

一般相対性理論
“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)
時空
「連続な時空」
「不連続な時空」
エネルギー、運度量
保存
非保存
ネーターの定理
ともに調和


※ニュートン力学の成り立つ世界のみを考慮するときにも、エネルギー保存則が成立する。 ニュートン力学も、時空が連続であることを前提としており、ネーターの定理と調和している。



 しかし、ネーターの定理と調和することは、かならずしも、自然(nature)と調和することを保証していない。
 すなわち、一般相対性理論は、マクロ近似であり、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、その詳細を述べるものであるとは、単純に言えないのである。

 なぜなら、(エネルギー保存則を根拠の一つとして導出された)一般相対性理論には、特にエネルギー保存則に関して、“ほころび”がみとめられるようになったからである。
 その“ほころび”について、アインシュタイン自身が気づき、問題意識を持っていたことは、重力波についての次の記述から読み取れる。

 『放射されるエネルギーの流れの密度はどんな方向に対しても負にならないことは(27)から容易にわかる。したがって、全放射エネルギーも負にならない。すでに以前の論文で強調されたように、以上のような考察の最終結論、つまり、物体はその内部の熱運動によってエネルギーを放出するという結論は、この一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるに違いない量子論が完成されたときには、多分、重力理論をも修正しなければならないであろう(このような修正が行なわれたのちにはじめてすぐ上に述べた疑問は解決されるのであろう)
 (『アインシュタイン選集2──A8重力波について』  下線は、筆者による)


 すなわち、ここにある問題とは、『もし、ある物体(質量エネルギー)が、その熱運動によって正のエネルギーを放出し続けて、なおかつ、エネルギー保存則が成り立っているのなら、“エネルギーの持ち去り”によって、ある物体(質量エネルギー)は、減らし続け──  最終的には、ある物体は、質量エネルギーをすべて失ってしまうことであろうと思われる。 したがって、「エネルギー保存則」と「熱運動による正のエネルギーの放射」が、矛盾しているのではないか?』という問題なのだろうと思われる。
 しかも、その問題は、『この一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるに違いない』ほど、そして、『重力理論をも修正しなければならない』ほどの大きなものであることをアインシュタインは、感づいていた。


 一般相対性理論は、確かに、基本的には(ある部分において)、見事に、自然(nature)と調和している。
 しかし、「重力子や、その集合である重力波や重力場」を考慮するときには──  もはや、エネルギー保存則(時空の連続性)を根拠や前提とする一般相対性理論は、自然(nature)から乖離し始めてしまうのである。
 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、その理由をはっきり示すことができる。
 なぜなら、「重力子や、その集合である重力波や重力場」は、(時空が不連続であることを前提とする)エネルギー非保存の所産だからである。



 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)がせんとすることは、一般相対性理論を否定することではない。
 一般相対性理論が、どのようなしくみで、うまくいっているのか(成功しているか)、そして、どのようなしくみで、うまくいっていないか(自然(nature)から乖離しているか)を説明するものである。 そして、「より深いレベルの階層」からの説明によって、一般相対性理論を包含しつつ、その適用条件を明確に示すことである。

 そして、かつて、相対性理論が、ニュートン力学がもっていた矛盾(光速不変に関するもの)を解消したように、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、一般相対性理論がもっている矛盾(エネルギーに関するもの)を解消するのである。



 2. “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば──  質量とは、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」を繰り返し放出する放出源として働き続ける能力の総和であり、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」は、エネルギー非保存の所産である。



 時空が不連続と見なせるほどのミクロレベルで、エネルギー保存則(熱力学第1法則)が破れていることは、どのようなしくみで成り立つのだろうか?
 本当にそのようなことが可能なのだろうか?
 もし、素粒子といえども、原始ヒッグス場ユニットの“壁を押したりして”、重力子を放出させれば、エネルギーや運動量を失ってしまうはずではないか?

 その答えは、まさに、重力子がどのようにして放出されるのかについての、これまでの“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)による説明の中にある。
 すなわち、それが可能となる理由は、(不連続な)時空は、原始ヒッグス場ユニット(PHU)の総和からできており、質量エネルギー(「静止質量エネルギー&運動エネルギー」=運動エネルギー(内部&外部))が持っている、「重力子の放出源として働き続ける能力」によって、一定の頻度で繰り返し(単振動するエネルギーを持つ)重力子が放出され続けることである。


 まず、運動エネルギー(内部&外部)によって生み出される、重力子について詳しく説明する。

 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)では、重力子か生み出される理由を、ハイゼンベルグの不確定性原理では説明しない
 すなわち、「不確定性原理によると、Δt程度の短い時間なら、エネルギー保存則を破って粒子が出現することが許される」という説明をしない
 
(なぜなら、ハイゼンベルグの不確定性原理は、本来、人類の観測事情を示してくれる原理であり、自然(nature)のふるまい方を示してくれる原理ではないからである。→結果4)
 すなわち、重力子は、決して、不確定性原理が原因となって、生じるものではない。

 重力子は、運動によって、生み出されるのだ。
 重力子の源は、結局は、質量が持っている(外部)運動エネルギーに帰着するのであった。。

1. 運動エネルギー(ふつうの意味での運動エネルギー)
  (=外部運動エネルギー(external kinetic energy))

2. 静止質量エネルギー
  (=内部運動エネルギー(internal kinetic energy))
→運動エネルギー
(外部運動エネルギー)


陽子の質量エネルギー
陽子の運動エネルギー
(=陽子の外部運動エネルギー(external kinetic energy))
陽子の静止質量エネルギー
(=陽子の内部運動エネルギー(internal kinetic energy))
クォークの外部運動エネルギー

「グルーオンの集積したひも」を構成する
プレオン∴
(→結果2)の外部運動エネルギー
クォークの静止質量エネルギー
(=クォークの内部運動エネルギー)
クォークを構成する
プレオン∴(→結果2)の外部運動エネルギー

 それは、陽子やクォークや「グルーオンの集積したひも」のみならず、電子やニュートリノも同様である。
 すなわち、電子やニュートリノを構成する「プレオン∴(→結果2)の外部運動エネルギー」が重力子を放出するのである。


 質量エネルギー(「静止質量エネルギー&運動エネルギー」)が保存されているということは、運動エネルギー(内部&外部)が保存されているということに他ならない。
 したがって、 質量エネルギー(「静止質量エネルギー&運動エネルギー」)が保存されている以上、この重力子が一定の頻度で、(3Dの方向全体にor運動方向に)放出され続けるのである。

 つまり、重力子を放出することによって、質量エネルギー(「静止質量エネルギー&運動エネルギー」=運動エネルギー(内部&外部))が減ることはないのである。

 したがって、この場合、放出され続ける重力子のエネルギーの合計は、増加し続けることになるので、当然、エネルギー保存則が成り立っていないことになる。
 しかし、このことは、やはり、重力子は、エネルギー非保存の所産なので問題ない。
 すなわち、「時空が不連続であることを前提とする“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)において、重力子がエネルギー非保存の所産であること」は、やはり、ネーターの定理とも調和しているのである。



 ※“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)では、仮想粒子について次のように説明する。

    0.エネルギー非保存の所産である。
      (不連続な時空にもとづいており、ネーターの定理と調和している)
    1. 実在のものである。
      (摂動計算のために考えられたものに過ぎないと見なさない)
    2. パウリの排他律など、ミクロの自然(nature)の中にはっきりした原因があって生じる。
      (不確定性原理が原因ではない)
    3. エネルギー的に単振動しながら生成&消滅するものである。
      (調和振動子に相当するものと言える)


  仮想光子、LP光子、中間子、グルーオンのみならず──  重力子や光子も、この説明にあてはまるので仮想粒子とみなせることになる。
  なお、(電磁波を構成する)ふつうの光子も、実は、エネルキー非保存の所産であるとという枠組みの上でも、水素原子のスペクトル(バルマー系列…)を説明できる。(→下記説明)


 ※なお、(外部)運動エネルギーが、運動方向に重力子を放出し続けるしくみは、等速運動や光速不変を実現(創発)するのであった。

 ※なお、(加速する物体が生む)重力波も、結局は、(加速中に)エネルギー保存則を破って生じる重力子の総和として創発するものなので、エネルギー非保存の所産であることになる。 (→下記の説明)  ただし、重力波は、“運動エネルギーの変化[J]”(=加えた仕事[J])にちょうど等しい大きさのエネルギーを持つと言える。



 つまり、不連続な時空を前提とする“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、エネルギー非保存の所産である重力子の総和として創発する、重力場も、重力波も、等速運動も、光速不変も…  実は、エネルギー非保存の所産(エネルギー保存則を破って生じるもの)であったことになる。

 すなわち、二ュートン力学の世界も、アインシュタインの相対性理論の世界も、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の目でみれば、実は、エネルギー非保存の所産(エネルギー保存則を破って生じる重力子の総和として創発するもの)であったことになる。

 このことは、一般相対性理論がもつ矛盾(「エネルギー保存則」と「熱運動による正のエネルギーの放射」)を解消するものである。

 ※一般相対性理論とエネルギー保存則に関することについて、アインシュタイン自身が持っていた問題意識についての次の記述をもう一度、示す。

 『放射されるエネルギーの流れの密度はどんな方向に対しても負にならないことは(27)から容易にわかる。したがって、全放射エネルギーも負にならない。すでに以前の論文で強調されたように、以上のような考察の最終結論、つまり、物体はその内部の熱運動によってエネルギーを放出するという結論は、この一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるに違いない。量子論が完成されたときには、多分、重力理論をも修正しなければならないであろう(このような修正が行なわれたのちにはじめてすぐ上に述べた疑問は解決されるのであろう)
 (『アインシュタイン選集2──A8重力波について』  下線は、筆者による)


 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、“究極の量子論”を内在させた理論であり──  アインシュタインの重力理論に修正をせまり、『物体はその内部の熱運動によってエネルギーを放出するという結論』を、物体が「(エネルギー非保存の所産である)重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」を放出する現象として矛盾なく説明しているので、『量子論が完成されたときには、多分、重力理論をも修正しなければならないであろう(このような修正が行なわれたのちにはじめてすぐ上に述べた疑問は解決されるのであろう)』というアインシュタイン自身による上記の予想と、調和した理論の1つであると思われる。
 すなわち、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、アインシュタインが望んだ「量子論の完成」を強力にサポートする理論の1つなのである。 (→結果4)

 ※なお、このアインシュタイン自身が紡いだ文章から、アインシュタインは、決して量子論のすべてを否定しようとしていたわけではなく、“量子論がまだ不完全だ”と考えていただけにすぎない(“量子論の不完全さ”について批判していたにすぎない)、ということが読みとれる。
 すなわち、アインシュタインは、(よく誤解されているように)量子論のすべてを否定しようとしていたのではなく──  “量子論の完成”(より完成度の高い量子論が生まれること)を強く願っていただけだったのだ。


 ※以上の説明は、「連星パルサーは、それぞれ、自由落下の中で重力ポテンシャルエネルギーを利用することによって運動エネルギーさせながら、振動する(周期的に加速する)過程で、重力波を放出する」、「連星パルサーから放出される重力波が、エネルギーを持ち去っているわけではない」という“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の説明と調和している。
 (→下記の説明)



《連星系パルサーと重力波について》

両者を比較すると次のようになる。

『連星系パルサーからの重力波
 (サイエンス1981年12月号)』
“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)
重力波(重力子の総数の変化)による
“エネルギーの持ち去り”
ある
ない
重力波
(重力子の総数の変化)
エネルギー保存則の所産
エネルギー保存の所産


 つまり、“重力波によるエネルギーを持ち去り”の説明と、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)による“重力波によるエネルギーを持ち去らない”という説明と、180度逆である理由の本質は、“重力波のエネルギーを含めたエネルギー保存則”が成り立つか成り立たないかの違いである。

 両者を比較すると次のようになる。

従来の物理学
『連星系パルサーからの重力波
 サイエンス1981年12月号』
“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)
連星系パルサーから放出する
重力波(重力子の総和)による
“エネルギーの持ち去り”
ある
ない
重力波
(重力子の総和)
エネルギー保存則の所産
エネルギー保存の所産
重力波のエネルギーを含めたエネルギー保存則
成り立つ
成り立たない
力学的エネルギーの保存
(運動エネルギーK[J]
+重力ポテンシャルエネルギーU[J]が一定)
成り立たない
成り立つ
(ゆえに、ΔK=−ΔU)
重力波の解釈
『この重力波は、“エネルギーの持ち去り”分に相当する』
 『この重力波は、重力子の放出源として働き続ける能力”アップ分に相当する』
重力と遠心力の関係
重力=遠心力
(ゆえに、GMm/r2=mv2/r より、−U/2=K)
重力>遠心力
P =(32GΩ6/5c5)×ε2I 2
  回転している質量分布からの放射パワー』の解釈
重力波によってよって持ち去られる
エネルギー
「加速運動にともなって“重力子の放出源として働き続ける能力がアップしている部分”」
根拠となる数式
−dE/dt=dK/dt=−1/2dU/dt=P
(軌道半径は、r[m]
dK/dt=−dU/dt= P
(軌道半径は、2r[m]


◎ 大改訂
  重力波は、エネルギーを持ち去るのだろうか? 持ち去らないのだろうか?

 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、持ち去らないのは明白である。
 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、ある質量を持つ物体が加速運動をすれば、運動エネルギーが増加するとともに、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の放出源と
して働き続ける能力」、すなわち、質量が増加するだけである。
 (この性質が、加速しおえた物体のその後の等速運動(慣性運動)(“流れるプール効果”)を支え、運動が光速に近づくほど質量が増加することを支え、光速不変を支え(マイケルソンモーレーの実験結果を支え)、そして、アインシュタイン方程式の右辺を支え、一般相対性理論が持っている矛盾(「エネルギー保存則」と「熱運動による正のエネルギーの放射」の間の矛盾)の解消を支えることは、これまでの説明で述べたとおりである)

 ある質量を持つ物体が減速運動をすれば、運動エネルギーが減少するとともに、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の放出源として働き続ける能力」、すなわち、質量が減少するだけである。

 この質量の加速運動(や減速運動)にともなう『放出された「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の数の変化』として創発するものが、重力波である。
 (すなわち、質量の加速や減速がなければ、放出される「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の数の変化もなく、重力波は創発しないのである)
 よって“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、次の結論を至る。

 結論1.11 この重力波の創発過程で、「重力波がエネルギーを持ち去る」という現象は、どこにも存在していない。

 やはり、重力波(放出される重力子数の変化)は、エネルギー非保存(不連続な時空)の所産なのである。
 (重力波(放出される重力子数の変化)は、“エネルギー保存則にあてはまらない”ものなのである)

※ところが、“重力波がエネルギーを持ち去る”と前提して導いた数字(計算結果)と観測値がぴったり一致している。
 しかし、“重力波がエネルギーを持ち去らない”と前提して導いた数字(計算結果)と観測値も、ぴったり一致する。(そのことについては、下記で詳しく説明する)
 このことは、数字の一致は、必要条件に過ぎないことを示す例であると言える。



 そもそも、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、加速していようが、静止していようが関係なく──  重力は、地球からも、太陽からも、月からも、人からも、りんごからも、自動車からも、鉛筆からも、消しゴムからも、水素からも、電子からも、クォークからも、宇宙船からも、ブラックホールからも… あらゆる物体(質量)から、常にある頻度で放出され続けており、どの重力「エネルギーを持ち去る」ということをしていないのである。
 (仮に、もし、“重力がエネルギーを持ち去る”ことが本当に起こっているならば──  電子も、クォークも… 含め、あらゆる物体が持つ質量が減り続けることになってしまうので、今、目の前に存在している自然(nature)の姿と、全く異なってしまっているだろう。 すなわち、“重力がエネルギーを持ち去る”という説明は、そもそも、自然(nature)から乖離しているのである

 なぜなら、どの重力子も、「“不連続な時空”&“エネルギー非保存”(運動量非保存)」の所産だからである。


 もし、運動エネルギー(内部&外部)が増せば、“重力子を生じ続ける能力”が増し、重力子を放出し続ける頻度も増すし──
 もし、運動エネルギー(内部&外部)が減れば、“重力子を生じ続ける能力”が減り、重力子を放出し続ける頻度も減る。

 (参考 《重力子の働きと慣性》
 そして、
その際の“放出される重力子数の変化”のことを、重力波と呼んでいる、ただそれだけのことなのだ。

 つまり、個々の重力子が“エネルギー非保存”の所産であり“エネルギーの持ち去り”に関係しない以上、これらの“放出される重力子数の変化”、すなわち、重力波も、“エネルギー非保存”の所産であり、“エネルギーの持ち去り”に全く関与しないのである。



 重力波は、『加速中 or 減速中の「放出される重力子数変化の部分を取り上げて見ているだけのものに過ぎないとも言える。
 例えば、2つの同じ質量Mの物体が、互いに反対向きに単振動しているような系では、次のようになる

※図のピンク色の斜線の部分が、運動エネルギーの変化ΔK、すなわち、「放出される重力子数の変化」に相当し、これらが重力波に相当する。
 やはり、この図でも、重力波による“エネルギーの持ち去り”は、存在しないことがわかる。

※剛体の場合、物体の運動方向へは、c/(c−v)=1/(1−v/c)に相当する膨張の効果、物体の運動と反対の方向へは、c/(c+v)=1/(1+v/c)に相当する収縮の効果をもたらすのだった。

 そして、質量Mの静止質量をM0とするとそれらの相乗平均の結果、v(c>>v)で運動する剛体が持っているエネルギーMc2は、Mc2=M0c2/(1−v2/c21/2≒M0c2+M0v2/2 となるのだった。

 これらのことを、互いに、反対向きに単振動する2つの剛体にあてはめると、次の図ようになる。


 つまり、その結果、運動線上の、上のような観測点では、ちょうど、運動エネルギーK≒M0v2/2の変動に相当する、「放出される重力子数の変化」、すなわち、重力波を観測することになることがわかる。
 (それぞれの質量M[kg]の剛体が持っている質量エネルギーMc2(重力子の放出源として働き続ける能力)は、Mc2=M0c2/(1−v2/c21/2≒M0c2+M0v2/2 にもとづいて変動する。 そして、上図の観測地点で、観測する「放出される重力子数の変化(重力波)」は、このMc2=M0c2/(1−v2/c21/2≒M0c2+M0v2/2にもとづく変動、すなわち、「M0v2/2」の変動とぴったり同じになることが図から読み取れる)



 例えば、単に、1つの物体が、加速aで加速したり、減速したりするだけでも「放出される重力子数の変化」が生ずるので、重力波が生じることになる。
 それを図で示すと次のようになる。

※図の紫の部分が、加速中の「重力子の放出頻度の変化」(「放出される重力子数の変化」)に相当し、ピンクの部分が、減速中の「重力子の放出頻度の変化」(「放出される重力子数の変化」)であり、これらが重力波に相当する。
 やはり、この図でも、重力波による“エネルギーの持ち去り”は、存在しないことがわかる。


※上における重力波とは、単独の物体(剛体)の内部において観測することができる、運動エネルギーK≒M0v2/2の変動に相当する、重力波(重力子の放出頻度の変化)ということになる。
 もし、物体(剛体)の外部の一点であれば、単独の物体(剛体)が運動する場合、運動エネルギーK≒M0v2/2の変動に相当する、重力波(重力子の放出数の変化)を観測することができないことになる。
 なぜなら、剛体の場合は、例えば、下図のように、物体の運動方向では、c/(c−v)=1/(1−v/c)に相当する重力子の放出数の変化、物体の運動と反対の方向では、c/(c+v)=1/(1+v/c)に相当する重力子の放出数の変化がもたらされるだけであるからである。。


 ※他にも、例えば、物体が、他の物体に向かって、自由落下する場合には、ラセン軌道をとろうがとるまいが関係なく、重力波(重力子の放出数の変化)が生じると考えられる。

※左図の紫の部分が、(ラセン軌道をとらない)自由落下に伴う加速(運動エネルギーの増加)による、「放出される重力子数の変化」)であり、重力波の一種である。
 右図が、ラセン軌道をとる自由落下による、「放出される重力子数の変化」)であり、これも、重力波の一種である。

 やはり、いずれも、重力波による“エネルギーの持ち去り”は、存在しない。




 よって、もし、“連星系パルサーの軌道運動エネルギーが減少”するだけであれば、本来は、“重力子を生じる能力”が減り、放出される重力子の量(頻度)が減るだけのことである。
 (なお、その後、重力ポテンシャルエネルギーを利用して加速し、“重力子を生じる能力”が増え、放出される重力子の量(頻度)が増えるということが起こると考えられる)


 したがって、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば──  連星系パルサーについて、“重力波(“重力子の放出数の変化”(結局は、重力子の総和)がエネルギーを持ち去る”という現象を、どこにも見い出すことはできない。

 したがって、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)では、次の結論に至る。

  結論1.9.1  「重力子」や「重力子の総数の変動に相当する重力波」が、エネルギーを持ち去るという現象は、実在しない。



 しかし、『重力波が存在し、連星からエネルギーを持ち去っているとしたら』と、考えて導き出された「計算から求められた予測の数値」と「観測結果」が、ぴったり一致するのである。
 なぜだろうか?
 なぜ、“重力波の放出(加速運動)に伴う重力子の放出源として働く能力アップ”と180度逆である“重力波による持ち去り”によって、計算された予測数値は、観測とピッタリ一致するのだろうか?

 それは、「アインシュタインの一般相対性理論から導いた“四重極公式”によって計算されたところの、(重力波によって持ち去られる(=エネルギー損失)と解釈された)放射エネルギーの大きさ」と、「運動エネルギーの増加(=加速)にともない、重力子の放出源として
働く能力アップと解釈されるエネルギーの大きさ」が、数字的に100%等しいからであると考えられる 。

 次のような教科書の記述がある。

 『連星系では二つの星(質量M1と質量M2)がケプラー楕円を描いて運動している。特別な場合には円軌道も可能である。これに対しては星の間の距離 r は、一定であり、系は
  I I 1M1M2r2/(M1M2)     I 1 ≒ 0     ε ≒ 1      (36.23)
 を持つ剛体の回転体として取り扱える。 円軌道は重力と中心力との釣り合いから決まり
   M1M2/(M1M2)×Ω2r =GM1M2/r2  すなわち  M1M2/(M1M2)×Ω2=G (M1M2)/r3   (36.24)
となる。この軌道回転数Ωと(36.23)を(36.18)に代入すると
   P =(32G4/5c5)×M12M22M1M2)/r5   (36.25)
 を得る。この放射はエネルギー損失を意味する。これによって距離 r が絶え間なく減少し、巻き込み時間tspir後に二つの星は衝突する。この時間を計算する。ケプラー問題では、系の全エネルギーEはポテンシャルエネルギーの半分に等しい。よって
   E =−GM1M2/2r    (36.26)
である。放射(36.25)によって、このエネルギーはdE=−Pdt のようにゆっくり小さくなる。これから
   P=−dE/dt = −GM1M2/2r dr/dt =(32G4/5c5)×M12M22M1M2)/r5  (36.27)
となる』
 (『一般相対性理論』(p 242 Torsten Flieβbach著 共立出版  下線は筆者による)

 

 なお、(36.18)とは、次の式である。

P =(32GΩ6/5c5)×ε2I 2  回転している質量分布からの放射パワー



 上記によると、「
P=−dE/dt」という結論の式が、 連星系パルサーのエネルギーE の単位時間当たりの変化量dE/dtの符号をマイナスにしたもの(=Eの減少量の大きさ)と、「“重力波によって放出される、単位時間あたりのエネルギー量P ”」とをイコールで結ぶことによって導かれていることがわかる。
 そして、この式、すなわち、「連星系パルサーの総エネルギーEの単位時間当たりの減少量の大きさ−dE/dt が、
回転している質量分布からの放射パワーP に等しい」という式が、「連星系パルサーの総エネルギーEの減少が、“重力波による、放射パワーP に等しいエネルギーの持ちさりによって生じる”」という説明の根拠になったと考えられる。

 ここで、「
系の全エネルギーEはポテンシャルエネルギーの半分に等しい」(「重力と中心力が釣り合っている」)ということを前提として採用するならば、連星系パルサーの全エネルギーEは、連星系パルサーの全運動エネルギーKと、正負の符号が逆で絶対値が等しくなることを思い出そう。

 「系の全エネルギーE」は、この場合、全力学的エネルギーにほかならず、E=K+U という式が成り立つ。
  (K : 系の全運動エネルギー U : 系の全ポテンシャルエネルギー)
 「系の全エネルギーEはポテンシャルエネルギーの半分に等しい」が成り立つのであれば、それは、 E=U/2 ということであり──
 E=K+Uに、U=2Eを代入すると、 E+K=0 すなわち、

  系の持つ全運動エネルギーK”= −“系の持つ全エネルギーE”

 が成り立つ。

 ※なお、重力と中心力が釣り合っている」ということは、GMm/r2=mv2/r ということであり、これより、GM/2r=mv2/2 すなわち、K=−U/2 が導かれる。 (K:運動エネルギー U:重力ポテンシャルエネルギー)
 K=−U/2 を「E=K+U」 に、代入してKを消去すると、 E=U/2 が導かれる。
 つまり、重力と中心力が釣り合っている」と「系の全エネルギーEはポテンシャルエネルギーの半分に等しい」の前提は等価なものである。


 すると、連星系パルサーの総運動エネルギーKの単位時間当たりの変化量(今は、増加量のこと)dK/dtと、(持ち去られる、エネルギーの減少分と解釈された)「
回転している質量分布からの放射パワー」(“重力子によって放出される、単位時間あたりのエネルギー量”P )の、今度は正負の符号を変えずに、イコールで結ぶことができるようになる。

 つまり、dK/dtP (=−dE/dt
 
すなわち、「連星系パルサーの総運動エネルギーKの単位時間当たりの増加量dK/dt
      =「
回転している質量分布からの放射パワーP」(“重力子によって放出される、単位時間あたりのエネルギー量”)となる。

 これは、連星系パルサーの総運動エネルギーKの増加量dK/dtが、“重力子として放出源として働く能力の増加分”に等しいとも解釈できることを意味する。
 これは、まさに、運動エネルギーが増す(≒物体が加速する)と、その分だけ、“重力子の放出源として働く能力(すなわち質量)がアップする”という、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の説明と調和するようにも見える。

 つまり、「
系の全エネルギーEはポテンシャルエネルギーの半分に等しい」(「重力と中心力が釣り合っている」)ということを前提として採用する系において── “重力波による持ち去りの解釈を生んだ(仮想的な)全エネルギーの減少分”と、“重力子の放出源として働く能力アップの解釈を生む全運動エネルギーの増加分”の絶対値が、ぴったり一致していることになるのである。



 ところが、“重力波による持ち去りの解釈を生んだ(仮想的な)エネルギーの減少分”と、“重力波の放出源として働く能力アップの解釈を生む全運動エネルギーの増加分”が、等しくなるのは「系の全エネルギーEはポテンシャルエネルギーの半分に等しい」(「重力と中心力が釣り合っている」)という前提を採用しているからに過ぎない。
 すなわち、その前提は、次の数式で示される。
   重力=遠心力、GMm/r2=mv2/rより、 K=−U/2
    E=K+Uより    E=U/2    (E : 全エネルギー K : 運動エネルギー U : ポテンシャルエネルギー)
    これらから、E=−K  すなわち、 −ΔE=ΔK が導かれる。


 一方、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によると、実際は、全エネルギーEは、減少しないと考えられるのであった。
 なぜなら、実際は、重力波は、エネルギーを持ち去っていないからである。 重力波は、エネルギー非保存の所産であるので、力学的エネルギー保存則にも、従っていないのである。
 運動エネルギーKが増加するのは、あくまで、重力ポテシャルエネルギーUを利用するからである。 (その際は、自由落下しているので、当然、重力と遠心力は釣り合っていないことになる)
 その内容は、次のように数式で示される。
  E=K+U は、一定(力学的エネルギー保存則が成立)より、
  ΔK=−ΔU  すなわち、 K1−K2=U2−U1 (運動エネルギーKの増加分=重力ポテンシャルエネルギーUの減少分)。
  重力>遠心力、GMm/r2>mv2/rより、 K<−U/2

  したがって、こういった系では、自由落下によって、重力ポテンシャルエネルギーUが減り、その分ぴったり運動エネルギーKが増加することになる。(高校物理である)


 このように、自由落下にともなって、重力ポテンシャルエネルギーUを利用して、運動エネルギーKが増加する(≒物体が加速する)と、その分、“重力子の放出量が増える”のであるから、

P =(32GΩ6/5c5)×ε2I 2  回転している質量分布からの放射パワー

 の式は、まさに、「“重力子の放出源として働き続ける能力”アップを意味する、運動エネルギーKの単位時間あたりの増加量を示す式」に等しくなるはずである。
 そのことを数式で示せば、
   dK/dtP (=−dU/dt)となる。


 この「dK/dtP(=−dU/dt」の式は、系の全エネルギーEはポテンシャルエネルギーの半分に等しい」(「重力と中心力が釣り合っている」)を前提から導かれる数式、すなわち、『重力波がエネルギーを持ち去る』という説明の根拠となる数式、「dK/dtP(=−dE/dt)」の式と、「dK/dtP」の部分において等しくなっている。

 すなわち、両方の説はともに「運動エネルギーKの増加」が、『回転している質量分布からの放射パワー P =(32GΩ6/5c5)×ε2I 2 』に等しいことを示す数式に至っているのである。

 このように同じ数式に至ることこそが、「自由落下加速運動に伴う“重力子の放出源として働き続ける能力”アップ」と「重力波による持ち去り」によって計算された予測数値は、理論が180度逆であるのに関わらず、観測とピッタリ一致する理由である。
 両方の説は、「運動エネルギーKの増加」によって、つながっていたのだ。


 しかし、厳密には──
 『重力波がエネルギーを持ち去る』という説明の根拠となる数式は、P=dK/dt=−dE/dt である一方、
 『重力波は、重力子の放出源として働き続ける能力”アップに相当する』という説明の根拠となる数式は、P=dK/dt=−dU/dt であるという、大きな違いがあるとも言える。
 両者を比較すると次のようになる。

『連星系パルサーからの重力波
  サイエンス1981年12月号』
“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)
重力波(重力子の総和)による
“エネルギーの持ち去り”
ある
ない
重力波
(重力子の総和)
エネルギー保存則の所産
エネルギー保存の所産
重力波のエネルギーを含めたエネルギー保存則
成り立つ
成り立たない
根拠となる数式
P=dK/dt(=−dE/dt
P=dK/dt(=−dU/dt
重力波の解釈
『この重力波は、“エネルギーの持ち去り”分に相当する』
 『この重力波は、重力子の放出源として働き続ける能力”アップ分に相当する』
P =(32GΩ6/5c5)×ε2I 2
  回転している質量分布からの放射パワー』の解釈
重力波によってよって持ち去られる
エネルギー
「加速運動にともなって“重力子の放出源として働き続ける能力がアップしている部分”」




※以上の“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)による『重力波は、重力子の放出源として働き続ける能力”アップ分に相当する』という説明は──  『重力波(放出される重力子数の変化)は、エネルギー非保存の所産である』のみならず、これまでの他の説明、すなわち、『(確立された)特殊相対性理論の前提やそれが導く結論(光速不変、ローレンツ変換、加速による質量の増加)』や『アインシュタイン方程式の右辺を「高級大理石」と化する考え』、『Gが2Gになること』とも調和している。


 ※なお、『この重力波は、実は、重力子の放出源として働く能力アップ分に相当する』という説明を、より一般化して書けば、『重力波は、重力子の放出源として働く能力の変化(アップ&ダウン)に相当する』となると思われる。
 すなわち、この式は、『実は、重力子の放出源として働き続ける能力の増加量の大きさに相当する』のみならず、『重力子の放出源として働き続ける能力の減少量の大きさにも相当する』と説明できるだろう。 詳細な検討は、今後の課題である。




 一方、次のような記述がある。

 『放射されるエネルギーの流れの密度はどんな方向に対しても負にならないことは(27)から容易にわかる。したがって、全放射エネルギーも負にならない。すでに以前の論文で強調されたように、以上のような考察の最終結論、つまり、物体はその内部の熱運動によってエネルギーを放出するという結論は、この一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるに違いない量子論が完成されたときには、多分、重力理論をも修正しなければならないであろう(このような修正が行なわれたのちにはじめてすぐ上に述べた疑問は解決されるのであろう)
  (『アインシュタイン選集2──A8重力波について』 p.170〜171  下線は、筆者による)


  『重力波を放出している物質系は、エネルギーを外に向かって放出するはずである。したがってエネルギー保存則を考えると、この反作用として物質系の運動は減衰することとなる。 それにもかかわらず、このような減衰のない振動を考えることができる。たとえば、物質系から波が外に向かって放射されるとともに、他方で中心に向かって集まってくる第2の波動場が存在する場合である。しかもこの第2の波は、第1の波によってもち去られたエネルギーと同じ量のエネルギーを、物質系に運び入れる場合である。〜
  (『アインシュタイン選集2──A9重力波について』(p.180-181) 下線は、筆者による)


 なぜ、『物体はその内部の熱運動によってエネルギーを放出するという結論』が、一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるに違いない』のだろうか?
 その理由は、やはり、
物体はその内部の熱運動によってエネルギーを放出するという結論が「エネルギー保存則に基づいて、重力波による“エネルギーの持ち去り”が生じ、系全体のエネルギーが減少する」という新たな結論を導くからだと思われる。 だからこそ、アインシュタインは、『それにもかかわらず、このような減衰のない振動を考えられることができる。〜』以下のような、系全体のエネルギーが減少しなくなるようなしくみを、ひねりだしたのだのだと思われる。
 (たしかに『考えることができる』かもしれないが、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)から見ると、かなり無理のある(自然(nature)から乖離している可能性が高い)説明であるように思われる)


 もし、こういった『一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるに違いない』理由が正しければ、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、まず、何より修正すべきだったのは、「重力子によって“エネルギーの持ち去り”が生じるという」と説明、つまりは、その前提であるところの「時空は連続なので、エネルギー保存則が成り立つ」という考えの方だったことになる。
 なぜなら、時空が不連続であることを前提とする“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)よれば── 『物体はその内部の熱運動によってエネルギーを放出するという結論』には、どこにも問題が生じないからである。 そして、そもそも、「重力波によるエネルギー持ち去り」という考えは、特殊相対性理論とも、一般相対性理論とも、ニュートン力学とも、矛盾しているからである。 (例えば、等速運動が実現しなくなるだろう)

 そのあたりことに、アインシュタイン自身が、直観的に気づいていたからこそ、必死だったのである。
 アインシュタインは、「連続な時空&エネルギー保存則が成り立つ」という前提を守るべく、必死にもがいたのである。

 しかし、アインシュタイン方程式(一般相対性理論)は、連続な時空を前提として生まれていた以上(一般相対性理論の定式化を助けたリーマン幾何学も連続な時空を前提としていた)、ネーターの定理によって「エネルギー保存則」を尊重するしか選択肢がなかったので(≒重力波〈放出される重力子数の変化〉が、エネルギー非保存の所産であると考えることが決してできなかったので)、「負にならない全放射エネルギーが、重力波によるエネルギーの持ち去りを意味する」と解釈するしかなくなってしまった。
 その結果、アインシュタインは、板挟みにあったのである。(それにもかかわらず、このような減衰のない振動を考えられることができる。〜』以下のような無理のある考えをひねり出すほど、追いつめられたのである)

 「重力波によるエネルギー持ち去り」の根拠は、「連続な時空」にもとづく「エネルギー保存則」(byネーターの定理)であった。
 しかし、エネルギー保存則を前提とする 一般相対性理論が、矛盾を抱えたものとなってしまっていることにアインシュタインが気づいていたのだ。
  (だからこそ、一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるに違いない』だったのだと思われる
 しかも、その矛盾は、一般相対性理論が連続な時空を前提とするリーマン幾何学」に頼っている以上、アインシュタインにとって、どうしても根底から解消することができないものであった

 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、この矛盾(板挟み、行き詰まり…)を根底から解消するものである。
 (“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によると、重力子、重力波、重力場はいずれも、「不連続な時空」&「エネルギー非保存の所産」である)

 しかも、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、時空の量子化を含むところの──  いわば、“究極の量子論”といえるものであり、量子論の完成をも助けるものである。 (→結果2、4)
 すなわち、このことは、次のアインシュタインの期待(予想)と調和している

  量子論が完成されたときには、多分、重力理論をも修正しなければならないであろう(このような修正が行なわれたのちにはじめてすぐ上に述べた疑問は解決されるのであろう)
  (『アインシュタイン選集2──A8重力波について』 p.170〜171  下線は、筆者による)



 そして、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、「どんな方向に対しても負にならない全放射エネルギーの実体は、不連続な時空の中で、エネルギー保存則を破って生じている重力子の総和、数の変化… であり、それは、結局は、エネルギー非保存の所産であることを、はっきり示している。
 (→ 《一般相対性理論とエネルギー保存則について》

 しかも、この“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、特殊相対性理論(光速不変、ローレンツ収縮…)や一般相対性理論(時空の曲り…)、ニュートン力学(慣性の法則、万有引力の法則)、電磁気学(クーロンの法則…)… を、「より深い階層のレベル」から根底から説明し、これらを包含するものである。


 ※なお、「重力波によるエネルギー持ち去り」の考えは、アインシュタイン方程式の右辺を「粗悪な材木」でできたものにしてまった原因の1つでもあったと言えると思われる。

 ※「エネルギー保存則にしがみついている限り、重力は、量子化することはできない」ということもできると思われる。
  すなわち、「連続な時空」と、重力子、および、「重力の量子化」(「重力場(時空の曲り)の量子化」)は、矛盾しているのである。
  したがって、一般相対性理論が連続な時空を前提とするリーマン幾何学」に依存していることが、重力の量子化(「重力場(時空の曲り)の量子化」を困難にしてきた最大の要因の1つであったことになる。



 そもそも、観測されているものは、あくまで、「公転するパルサーの軌道がゆっくり縮んでいること」だけであった。
 (“連星系パルサーの軌道運動エネルギーの減少”は、解釈にすぎず、決して実際に観測されされたものではない。 現に、この記事にも『重力波が存在し、連星からエネルギーを持ち去っているとしたら』と書かれてある。)

 また、次のような記述もある。

 『連星中性子星が形成されるためには、2度の超新星爆発を経る必要がある. 超新星爆発では、爆発で放出され質量が大幅に減る。これが連星で起きると、連星が解体する可能性がある.〜. 2つの星が、別々の方向に飛んでいってしまうのである. 〜 爆発が非対称的に起こって、軌道運動とはまったく関係のない方向に新たに誕生した中性子星が飛び出し運良くもう一方の中性子星の飛んでいった方向に向かえば、連星のまま保たれることもあり得るが、確率は低い. だから、連星中性子性は大変珍しい天体なのである.』
 (『一般相対論の世界を探る 重力波と数値相対論』 柴田大 著 東京大学出版会 p21-23より一部抜粋  下線は、筆者による)


 この記述から、“連星系パルサーの形成はまれなことであり、超新星系爆発の直後の運動の方向が、たまたま連星系パルサーの形成のためにふさわしい方向のときに限って、形成されるものである”ことが読み取れる。 したがって、はじめから遠心力が重力を下回っている可能性も、十分あり得ることになる。(むしろ、はじめから、ぴったり遠心力=重力の可能性の方がむしろ可能性が限りなく低いと考えられる)
 すなわち、この記述は、重力(ポテンシャルエネルギー)を利用して(自由落下によって)、運動エネルギーを増加させつつ“連星系パルサーの軌道周期の減少”し続けているだけであると解釈することは、無理のある説明ではないことを示しているのである。


 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)のパラダイムでは、“連星系パルサーの軌道周期の減少”と重力波の関係を、次のように説明する。

 連星パルサーは、互いの重力によって、系の重心に向かってらせんを描きながら、自由落下しているだけである。
 特定の観測点での、重力子の放出数[個/s]の変化の振幅は、下図のように増加するであろう。


 実際は、重力ポテンシャルエネルギーを利用して加速する連星は、(軌道)運動エネルギーが増加し続ける。
 もし、“らせん軌道をとりながらの自由落下”する物質の「運動エネルギーの増加に相当する“放出される重力子の変動”」を考えるならば、その変化は、次のようになるであろう。


 重力ポテンシャルエネルギーを利用した自由落下&加速によって生じた「運動エネルギーの増加」(すなわち、速度の増加)および、軌道そのもの減少(コンパクト化)にともなって、“連星系パルサーの軌道周期の減少”も生じるであろう。

 そして、その“連星系パルサーの軌道周期の減少”は、「エネルギーが保存し、重力波がエネルギーを持ち去る」と前提にしたものとぴったり一致するであろう。
 なぜなら、それは、ともに、共通の「P=dK/dt」の式を利用して計算されるものだからである。 (詳細な検討は、今後の課題である)



 ところで、ここにある“らせん軌道をとりながら自由落下する”系は、単純に、次のような“二ュートンの思考実験の世界”の延長上のものであると言うことはできない

 『ニュートンは、主著『プリンキピア』とは別に『世界の体系について』という小冊子を書き残している。そのなかに、はじめての人工衛星の理論ともいえる次のような話がある。高い山から水平に物体を投げたとすると、投げる速さが速ければ速いほど遠くへ落下する。十分遠く投げれば(空気の抵抗はないとしたとき)、物体は地上に落下することもなく、地球を一周して再び山頂へ戻ってくるであろう。 もしも山よりも高いところから水平に物体を投げれば月と同じように地球の周りをまわり続けるにちがいない。』
 (p.108 『物理入門コース1 力学』 戸田盛和著 岩波書店)


 すなわち、次のような説明では不十分である

『もし、遠心力と重力が釣り合っていれば、そのまま円運動を続ける。
 しかし、わずかでも遠心力が重力を下回っていたら、自由落下の効果によって、加速しながら軌道を縮め、最終的に、自然に地上にたどり着くようになる。 その過程は、あくまで重力ポテンシャルエネルギーが原因である。 このような系は、まさに、“らせん軌道をとりながら自由落下する”系である。
 少しでも、遠心力<重力となってしまった時点で、“らせん軌道をとりながらの自由落下”が始まり、それがそのまま続いていくのである。
 そして、その後は、二度と遠心力と重力が釣り合うことがなくなるのである。
 つまり、少しでも、遠心力<重力となってしまった時点で、“重力波によるエネルギーの持ち去り”は、全く不要になるのである。』


 なぜなら、次の記述からもわかるように、「渦巻きを描いて中心へ落ちていく軌道」にはならず「楕円軌道」になる、という主張がありうるからである。

 『〜地上から地球の中心に落下する物体の軌道をめぐってフックと書簡の上で議論することになった。ニュートンは初め渦巻きを描いて中心へ落ちていく軌道を出したが、それに対してフックはその軌道は楕円になると主張した。ニュートンは自分の最初の解が誤りであったことは認めたが、楕円軌道にも反対し、より複雑な軌道を導出した。その過程で、ニュートンは万有引力の概念と距離の自乗に反比例する力楕円軌道との関係をつかむに至った。』
 (『物理科学史 自然哲学から巨大科学まで』 橋本毅彦 放送大学教材  p.83 下線は、筆者による)

※ニュートンも、最終的には、楕円軌道になると結論したようである。


 ところが、実際は、連星バルサーにせよ、2つのブラックホールにせよ、楕円軌道とはならずに互いに渦巻きを描いて近づいていくことが観測されてきているのだった。
 このことについて、これまでは、まさに“重力波によるエネルギーの持ち去り”を用いて、次のように説明されてきた。

 『もし重力波によるエネルギーの持ち去りがなければ楕円軌道になるはずである。 しかし、実際、楕円軌道にならずに渦巻きを描いて互いに近づいてくることは重力波がエネルギーを持ち去ってくれるおかげである。 したがって、「楕円軌道とはならずに、互いに渦巻きを描いて近づいていくこと」は、重力波によるエネルギーの持ち去りが存在することの間接的な根拠になる』


 一方、このことを、「重力波によってエネルギーが持ち去られない」ことによって説明すると次のようになる。

 『物体は地上から地球の中心に落下すると同時に、運動エネルギーを増す(力学的エネルギー保存則)。 運動エネルギーが増せば、質量(重力子の放出源として働き続ける能力)が増加する(アインシュタインの式 E=mc2=(m0c2/(1−(v/c)21/2 m0:静止質量)。 質量が増加するということは、重力が増加するということに他ならない(ニュートンの万有引力F=GMm/r2[N])。 もしこの「運動エネルギーの増加(=質量の増加)に伴う重力の増加」がなければ、楕円軌道になるはずである。 しかし、しかし、実際、楕円軌道にならずに渦巻きを描いて互いに近づいてくることは、「運動エネルギーの増加(=質量の増加)に伴う重力の増加」があるおかげである。 したがって、「楕円軌道とはならずに、互いに渦巻きを描いて近づいていくこと」は、運動エネルギーの増加に伴う「重力子の放出源として働き続ける能力」アップが実在するということの、すなわち、「“放出される重力子の増加”」という形の「エネルギーを持ち去らない重力波」が放出されていることの間接的な根拠になる。』


※なお、以上の説明(「重力波によってエネルギーが持ち去られない」と「重力波によってエネルギーが持ち去られる」の両方)においては、(100%完全な真空が存在しないがゆえに)「単に真空と見なされた宇宙空間内に存在する分子との衝突、すなわち、“うすい空気”の摩擦抵抗によって、エネルギーが失われる」という効果が、一切、考慮に入れられていない。

『人工で作り出せる真空状態は、10-11Pa程度である。この圧力下でも1cm3に数千個の気体分子が存在することになる。外宇宙と呼ばれる銀河と銀河の間でも気体分子は存在するとされている。』
 (Wikipedia 『真空』 下線は、筆者による)


 それは、次のように大きく2つに分けて考えればよいと思われる。

   1.“うすい空気”との摩擦抵抗が無視できない場合
   2.“うすい空気”との摩擦抵抗が無視できる場合

 1.“うすい空気”との摩擦抵抗が無視できない場合
  例えば、地球が太陽の周囲を公転しているような場合、連星パルサーがきわめてゆっくり公転周期を小さくしている場合に相当すると考えられる。 その場合、重力波によって持ち去られていたと考えられていたエネルギーの大部分が、実際には、「“うすい空気”との摩擦」によって少しずつ失われていることになる。この場合、「重力波によって持ち去られると考えられるエネルギー」は、(上記で説明したように)「増加する運動エネルギーに相当するエネルギー」とは等しくはならず、部分的に「“うすい空気”との摩擦によって失われるエネルギー」によって相殺されると考えられる。 (厳密な計算を含め、詳細な検討は、今後の課題である)

 2.“うすい空気”との摩擦抵抗が無視できる場合
  連星パルサーや2つの巨大ブラックホールがらせんを描いて合体する直前等に、急激な「自由落下的な加速運動」をともないながら(重力波の振幅の増加を加速させながら)公転周期を小さくする場合に相当すると考えられる。
 この場合、重力波によって持ち去られていたと考えられていたエネルギーの大部分が、「増加する運動エネルギーに相当するエネルギー」にほぼ等しくなる。 なぜなら、らせんを描いて衝突する直前においては、「増加する運動エネルギーに相当するエネルギー」が、とても大きくなるので、「“うすい空気”との摩擦」によって奪われるエネルギーを無視できると考えられるからである。
 (厳密な計算を含め、詳細な検討は、今後の課題である)



 つまり、実際は、楕円軌道とはならずに、互いに渦巻きを描いて近づいていくことは、理論上は、「重力波がエネルギーを持ち去る」と「重力波はエネルギーを持ち去らない」の両方で説明できることがわかる。
 両者は、ともにネーターの定理と調和している。 しかし、運動エネルギーが増すと質量が増加すること(アインシュタインの式E=mc2=(m0c2/(1−(v/c)21/2 (m0:静止質量)が示しいること)、質量が増すと重力が大きくなること(ニュートンの万有引力F=GMm/r2[N]の式が示していること)、「“うすい空気”との摩擦」によってエネルギーが奪われることのいずれとも矛盾していない(調和している)のは、後者のみであると考えられる。(詳細な検討は、今後の課題である)



 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)による説明は、次の成果を、決して否定するものではない。

 『伴星のまわりを公転するパルサーの軌道がゆっくり縮んでいることが発見され、この重力波の存在が間接的に示された』
 (『連星系パルサーからの重力波  サイエンス1981年12月号』 J.M.ワイズバーグ、J.H.テイラー、L.A.ファウラー)

 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、この成果が、どのようなしくみで、成立しているか説明するものである。
 すなわち、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、この成果をくつがえす(否定する)ものでなく、「より深いレベルの階層」から説明して包含するものなのである。

 ただし、
数値計算の結果は、ぞれぞれぴったり一致していても──  この成果についての解釈(説明)だけは、180度逆である。
 すなわち、一方は、“重力波によるエネルギーの持ち去り”によると解釈(説明)し── 一方は、“らせん軌道をとりながらの自由落下運動エネルギーの増加にともなう「放出される重力子数の変化」が、重力波である”解釈(説明)している。

 むろん、以上の“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)による説明は、“らせん軌道をとりながらの自由落下運動エネルギーの増加”が重力波の起源であるという解釈(説明)こそが自然(nature)と調和しているらしいことを示している。



 連星パルサーについて、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、次の結論を導く。


 結論1.11.1 連星パルサーから放出される重力波は、エネルギーを持ち去っていない(エネルギー非保存の所産である)

 結論1.11.2 連星パルサーは、それぞれ、らせん軌道を描く自由落下によって、(重力ポテンシャルエネルギーを利用して)運動エネルギーを増加させる(=連星の重力子の放出源として働き続ける能力を増加させる)過程によって、重力波(=放出される重力子数の変化)を生んでいる

 結論1.11.3 「重力波がエネルギーを持ち去ること」を前提にして導いた計算数値と、「重力波が、らせん軌道を描く自由落下、および、重力ポテンシャルエネルギーを利用した、運動エネルギーの増加(=連星の重力子の放出源として働き続ける能力の増加)によって生み出されていること」を前提として導いた計算数値は、大きさがぴったり等しく、正負が逆である。


 連星パルサーの観測結果および予測数値は、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)を支持する証拠である、と再解釈できるものであることになる。
 (まさに、これは、「観測の理論負荷性」の一例であると言える)




 そもそも、連星系において、重力波によってエネルギーが持ち去られると考えられた理由は何だったのだろうか?
 その理由の1つは、「重力=遠心力」を保ちながら(楕円軌道とならずに)『渦巻き状に互いに近づき』合うためには、重力ポテンシャルエネルギーU[J]を消費することによって獲得される(外部)運動エネルギーK[J]が、本来の値(力学的エネルギーが保存する場合の値)の1/2にならなければならないと考えられたからであると思われる。

  系の全エネルギーをE[J]とする。
  重力波による持ち去りがなければ、系の全エネルギーE[J]は、全力学的エネルギーにほかならず、E=K+U[J]という式が成り立つ。
   (K[J] : 系の全運動エネルギー U[J] : 系の全ポテンシャルエネルギー)
 もし重力波による持ち去りがなければ、少しでも「重力>遠心力」となれば、自由落下運動も始まるので、重力ポテンシャルエネルギーU[J]が消費されて、運動エネルギーK[J]が増加する。
 すなわち、力学的エネルギー保存則により、E=U+Kが、一定なので、 −ΔU=ΔKとなる。
 そして、この大きな運動エネルギーによって、「楕円軌道となって飛び去ってしまうだろう」と考えられた。

 そして、「楕円軌道となって飛び去らない」ためには、「重力=遠心力」を保ちながら、少しずつ『渦巻き状に互いに近づき』合わなければならないと考えた。
 「重力=遠心力」を保つということは、GMm/r2=mv2/r より、GMm/2r=mv2/2、つまりは、−U/2=K すなわち、−ΔK=ΔU/2の関係を保つということに他ならない。
  (K[J] : 系の全運動エネルギー U[J] : 系の全ポテンシャルエネルギー)


 つまり、先ほどの自由落下ときに獲得した運動エネルギーΔK(=−ΔU)の1/2にならなければ、「重力=遠心力」を保つことができないということである。
 その結果、この余分な運動エネルギーを重力波が持ち去っていると考えれば、つじつまが合う──  と考えられたのだと思われる。


 しかし、「
獲得された新たな運動エネルギーが新たな質量になること思い出すならば、必ずしも、1/2になる必要がないことがわかる。
 なぜなら、下図からわかるように、重力ポテンシャルエネルギーを利用して獲得された新たな運動エネルギーが新たな質量になる効果によって、重力場も(およそ)2倍になるはずだからである。

※この図では、半径R[m]の地点で、ニュートン力学にもとづけば、重力ポテンシャルエネルギーが−GM/R[J]となるところが、一般相対性理論にもとづけば、重力ポテンシャルエネルギーが、2倍の−2GM/R[J]となっていることが読み取れる。

※なお、この図は、ある等しい重力ポテンシャルエネルギー−GM/R[J]を得るためには、ニュートン力学にもとづく軌道半径R[m]が、一般相対性理論にもとづけば、2倍の2R[m]で済むと解釈もできる。


 つまり、「楕円軌道となって飛び去らない」ためにと考えられた条件であるΔK/2の2倍、ΔKの運動エネルギーを獲得したとしても、重力場がおよそ2倍になる結果、楕円軌道となって飛び去らないと考えられるのである。

 

※「およそ2倍」というのは、重力場(or軌道半径)が完全な2倍になるためには、厳密には無限遠方から近づく必要があるからである。
  なお、無限遠方から物体同士が近づかなくとも、重力場が強くなればなるほど(軌道半径が小さくなればなるほど)、誤差の比率が小さくなり、より(正確な)「2倍」に近づいていくと考えられる。

※無限遠方からの自由落下ではなく、「途中から」自由落下している場合の図である。
 0[J]からオレンジ色の線までが、「無限遠方から」との誤差に相当する。 コンパクト化が進めば進むほど、誤差の比率が低下することがわかる。




 これまでは、連星パルサーにせよ、2つのブラックホールにせよ、楕円軌道とはならずに互いに渦巻きを描いて近づいていくことが観測されてきていることについて、これまでは、まさに“重力波によるエネルギーの持ち去り”を用いて、次のように説明されてきた。

 『もし重力波によるエネルギーの持ち去りがなければ楕円軌道になるはずである。 しかし、実際、楕円軌道にならずに渦巻きを描いて互いに近づいてくるのは重力波がエネルギーを持ち去ってくれるおかげである。』

“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によると次のように説明できることになる。

 『獲得された新たな運動エネルギーが新たな質量になる」がなければ、楕円軌道になるはずである。 しかし、実際、楕円軌道にならずに渦巻きを描いて互いに近づいてくるのは獲得された新たな運動エネルギーが新たな質量になる」効果(「運動エネルギーの増加(=質量の増加)に伴う重力場の増加」の効果)があるおかげである。』


 つまり、重力波によるエネルギーの持ち去りを考えなくとも、(楕円軌道とならずに)『渦巻き状に互いに近づき』合うことを説明できるのである。

 しかも、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の場合、「重力>遠心力」を前提にしているので、『渦巻き状に互いに近づき』合うことを、より自然に説明できる。

 ※一方、重力波によるエネルギーの持ち去りを考える場合、(連星系パルサーにおいて)そもそも「重力=遠心力」が成立していることが不思議なことであることが次の記述からわかる。

 『連星中性子星が形成されるためには、2度の超新星爆発を経る必要がある. 超新星爆発では、爆発で放出され質量が大幅に減る。これが連星で起きると、連星が解体する可能性がある.〜. 2つの星が、別々の方向に飛んでいってしまうのである. 〜 爆発が非対称的に起こって、軌道運動とはまったく関係のない方向に新たに誕生した中性子星が飛び出し運良くもう一方の中性子星の飛んでいった方向に向かえば、連星のまま保たれることもあり得るが、確率は低い. だから、連星中性子性は大変珍しい天体なのである.』
 (『一般相対論の世界を探る 重力波と数値相対論』 柴田大 著 東京大学出版会 p21-23より一部抜粋  下線は、筆者による)

 “連星系パルサーの形成はまれなことであり、超新星系爆発の直後の運動の方向が、たまたま連星系パルサーの形成のためにふさわしい方向のときに限って、形成されるものである”ことが読み取れる。(なお、『超新星爆発後に残った中性子星がパルサーの正体である』と考えられている。(参考 Wikipedia『パルサー』)) したがって、はじめから、ぴったり遠心力=重力となっている可能性が限りなく低いことがわかる。(すなわち、はじめから「重力>遠心力」である可能性が高いことがわかる)
 『そもそも「重力=遠心力」が成立しているのはなぜか?』が説明しにくい理由は、他にもある。それは、厳密には100%完全な真空が存在しないことである。

『人工で作り出せる真空状態は、10-11Pa程度である。この圧力下でも1cm3に数千個の気体分子が存在することになる。外宇宙と呼ばれる銀河と銀河の間でも気体分子は存在するとされている。』
 (Wikipedia 『真空』 下線は、筆者による)

 「不完全な真空内に存在する分子との衝突、すなわち、“うすい空気”の摩擦抵抗」が存在すれば、それによって、エネルギーが失われることになるので、すみやかに、(重力波以前に)「重力>遠心力」となるはずであり、「重力=遠心力」を保ち続けることは、本来、不可能なことなのだと思われる。 したがって、(連星系パルサーにおいて)そもそも「重力=遠心力」という前提は、自然(nature)から乖離していると考えられるのである。  詳細な検討は、今後の課題である。



 そもそも、観測されているものは、あくまで、「公転するパルサーの軌道がゆっくり縮んでいること」だけであった。
 (“連星系パルサーの軌道運動エネルギーの減少”は、解釈にすぎず、決して実際に観測されされたものではない。 現に、この記事にも『重力波が存在し、連星からエネルギーを持ち去っているとしたら』と書かれてある。)

 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)のパラダイムでは、“連星系パルサーの軌道周期の減少”と重力波の関係を、次のように説明する。

 連星パルサーは、互いの重力によって、系の重心に向かってらせんを描きながら、自由落下しているだけである。
 特定の観測点での、重力子の放出数[個/s]の変化の振幅は、下図のように増加するであろう。


 実際は、重力ポテンシャルエネルギーを利用して加速する連星は、(軌道)運動エネルギーが増加し続ける。
 もし、“らせん軌道をとりながらの自由落下”をする物質の「運動エネルギーの増加に相当する“放出される重力子の変動”」を考えるならば、その変化は、次のようになるであろう。


 重力ポテンシャルエネルギーを利用した自由落下&加速によって生じた「(外部)運動エネルギーの増加」(すなわち、速度の増加)および、軌道そのものの減少(コンパクト化)にともなって、“連星系パルサーの軌道周期の減少”も生じる。

 そして、その“連星系パルサーの軌道周期の減少”は、「エネルギーが保存し重力波がエネルギーを持ち去る」と前提にしたものとぴったり一致することになる。

 なぜなら、『巻き込み時間』および“連星系パルサーの軌道周期の減少”は、同等と言える「−1/2dU/dt=P(軌道半径r[m])」と「−dU/dtP(軌道半径2r[m])」の式やケプラー則の式(『T 2r 3』)を利用して計算されるものだからである。
   
(参考 『一般相対性理論』 p242〜244     Torsten Flieβbach著 共立出版)

従来の物理学
『連星系パルサーからの重力波 サイエンス1981年12月号』…
“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)
根拠となる数式
−dE/dt=dK/dt=−1/2dU/dt=P
(軌道半径は、
r[m]
dK/dt=−dU/dt= P
(軌道半径は、
2r[m]
※ 『P =(32GΩ6/5c5)×ε2I 2  回転している質量分布からの放射パワー』
 (『一般相対性理論』 p241   Torsten Flieβbach著 共立出版)


 従来の物理学では、重力波がエネルギーを持ち去る結果、軌道収縮ともなって獲得される運動エネルギーは、(重力ポテンシャルエネルギー−ΔU[J]を利用した)本来の運動エネルギーの増加ΔK[J]の、1/2になるのであった。
 従来の物理学では、重力=遠心力の前提により、−U/2=Kの関係がある。また、これにより、全力学的エネルギーE[J]について、E=U+K=−K=U/2[J]の関係が導かれる。
 そして、P=−dE/dt(=dK/dt=−1/2dU/dt)の式を用いて、重力波によるエネルギーの持ち去りを説明し、『巻き込み時間』および“連星系パルサーの軌道周期の減少”を導いたのだった。

 一方、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)では、(重力ポテンシャルエネルギー−ΔUを利用した)本来の運動エネルギーの増加ΔKに伴う「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の放出数の増加が、重力波に相当すると説明する。
 このΔK=−ΔUの単位時間あたりの変化、dK/dt=−dU/dt が、放射パワーP をに等しいということは、軌道半径が、持ち去りを前提にした場合のr[m]の2倍、2r[m]になっていればよいことを意味する。  なぜなら、重力ポテンシャルエネルギーの式「U=−GM/r」より、軌道半径rが2倍になれば、重力ポテンシャルエネルギーUが、1/2になるからである。
 すなわち、軌道半径が2倍になる(2r[m]になる)という前提(仮定)のもとに、次の関係を導くことができるのである。
   dK/dt=−dU/dt= P (軌道半径2r[m])
 この数式は、重力波によるエネルギーの持ち去りを前提にした場合の計算式、−1/2dU/dt=P(軌道半径r[m])と全く等しいものであるる。

 『巻き込み時間』および“連星系パルサーの軌道周期の減少”は、「−1/2dU/dt=P(軌道半径r[m])」の式やケプラー則の式(『T 2r 3』)を利用して計算されるのであった。(参考 『一般相対性理論』 p242〜244     Torsten Flieβbach著 共立出版)

 したがって、−1/2dU/dt=P(軌道半径r[m])と全く等しい数式dK/dt−dU/dt= P (軌道半径2r[m])を用いることになるので、「重力波がエネルギーを持ち去らないこと」を前提にする(運動エネルギーの増加ΔKに伴う「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の放出数の増加としての重力波を説明する“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)において導かれる、『巻き込み時間』および“連星系パルサーの軌道周期の減少”は、「重力波によるエネルギーの持ち去り」を前提にしたものと、ぴったり一致することになるのである。

 ※このように、“重力波がエネルギーを持ち去る”と前提して導いた数字(計算結果)と“重力波がエネルギーを持ち去らない”と前提して導いた数字(計算結果)は、ぴったり一致することは、「数字の一致は必要条件に過ぎないこと」および「観測の理論負荷性」を示す例であると言える。

 ※これまで観測されて来たのは“連星系パルサーの軌道周期の減少”だけであり、軌道半径そのものは観測されて来なかったように思われる。もし、今後、観測の結果、軌道半径が2倍になっていないことが判明したのなら、次の式のような関係があることになる。
   dK/dt=−dU/dt=2 P (軌道半径r[m])
 もしP =(32GΩ6/5c5)×ε2I 2 回転している質量分布からの放射パワー』が2倍になることで矛盾が確定するならば、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、大きな見直しをせまられることになるだろう。 詳細な検討は、今後の課題である。
 


 このことは、下の記述の修正を促していると思われる。

『われわれの見積もり(36.33)は, この効果のオーダーをよく表している. 観測結果の綿密な解析によって, 観測された減衰は相対誤差1%で理論的な計算と一致することが明らかになった. このほかにも考えられる効果があり, それらの議論を経て, 重力波放射が軌道の減衰に対する唯一の可能な説明であるという結論になった. このことから, この観測は重力波放射の間接的な証拠と見なされる
 (『一般相対性理論』 p244   Torsten Flieβbach著 共立出版  下線は、筆者による)


 すなわち、「重力波放射によるエネルギーの持ち去り」が、『軌道の減衰に対する唯一の可能な説明』ではないのである。
 『軌道の減衰』には、少なくとも2つの可能な説明があるのだ。

〈1〉「重力波放射によるエネルギーの持ち去り」によって、重力=遠心力を保ちながら、軌道が減衰する。

〈2〉重力>遠心力による自由落下によって、軌道が減衰する。
  重力波とは、自由落下に伴う重力ポテンシャルエネルギーを利用した(外部)運動エネルギーが増加する過程での、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の放出数の増加そのものに相当するのである。 


 果たして、どちらが、自然(nature)と調和しているのだろうか?

 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、明らかに後者〈2〉を支持している。

 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、ある質量を持つ物体が加速運動をすれば、運動エネルギーが増加して(その加速運動の方向への)「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の放出源として働き続ける能力」が増加するとともに、質量が増加する。
 (この性質が、加速しおえた物体のその後の等速運動(慣性運動)(“流れるプール効果”)を支え、運動が光速に近づくほど質量が増加することを支え、光速不変を支え(マイケルソンモーレーの実験結果を支え)、そして、アインシュタイン方程式の右辺を支え、一般相対性理論が持っている矛盾(「エネルギー保存則」と「熱運動による正のエネルギーの放射」の間の矛盾)の解消を支えることは、これまでの説明で述べたとおりである)

 ある質量を持つ物体が減速運動をすれば、運動エネルギーが減少して(その減速運動とは逆の方向への)「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)の放出源として働き続ける能力」が減少するとともに、質量が減少する。

 この質量の加速運動(や減速運動)にともなう『放出された「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の数の変化』として創発するものが、重力波である。

 つまり、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、重力波がエネルギーを持ち去らないのは明白である。

 個々の重力子が、エネルギー非保存(by不連続な時空)の所産である以上、
 重力波(放出される重力子数の変化)も、エネルギー非保存(by不連続な時空)の所産なのである。

 そして、重力波(放出される重力子数の変化)がエネルギー非保存の所産である以上、
 エネルギー保存則を根拠に、重力波がエネルギーを持ち去ると考えることに意味がなくなるのである。



 そもそも、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、加速していようが、静止していようが関係なく──  重力は、地球からも、太陽からも、月からも、人からも、りんごからも、自動車からも、鉛筆からも、消しゴムからも、水素からも、電子からも、クォークからも、宇宙船からも、ブラックホールからも… あらゆる物体(質量)から、常にある頻度で放出され続けており、どの重力「エネルギーを持ち去る」ということをしていないのである。
 (仮に、もし、“重力がエネルギーを持ち去る”ことが本当に起こっているならば──  電子も、クォークも… 含め、あらゆる物体が持つ質量が、(重力子1つあたりおよそ3.2×10−9[kg]ずつのペースで)減り続けることになってしまうので、今、目の前に存在している自然(nature)の姿と、全く異なってしまっているだろう。(万有引力の法則も成立しないであろう) つまり、こう言った単純な思考実験からも、“重力がエネルギーを持ち去る”という説明が、自然(nature)から乖離しているらしいことがわかるのである

 なぜなら、どの重力子も、エネルギー非保存(by不連続な時空)の所産だからである。


 もし、運動エネルギー(内部&外部)が増せば、“重力子の放出源として働き続ける能力”が増すので、放出される重力子の数も増すし──
 もし、運動エネルギー(内部&外部)が減れば、“重力子の放出源として働き続ける能力”が減るので、放出される重力子の数も減る。

 (参考 《重力子の働きと慣性》
 そして、
その運動エネルギー(内部&外部)の変化に伴う“放出される重力子数の変化”のことを、重力波と呼んでいる、ただそれだけのことなのだ。

 したがって、やはり、個々の重力子が“エネルギー非保存”の所産であり“エネルギーの持ち去り”に関係しない以上、これらの“放出される重力子数の変化”、すなわち、重力波も、“エネルギー非保存”の所産であり、“エネルギーの持ち去り”に全く関与しないのである。



 重力波は、『加速中 or 減速中の「放出される重力子数変化の部分を取り上げて見ているだけのものに過ぎないとも言える。
 例えば、2つの同じ質量M[kg]の物体が、互いに反対向きに単振動しているような系で重力波が放出される様子は、次のように示される。

※図のピンク色の斜線の部分が、運動エネルギーの変化ΔK、すなわち、「放出される重力子数の変化」に相当し、これらが重力波に相当する。
 やはり、この図でも、重力波による“エネルギーの持ち去り”は、存在しないことがわかる。

※静止質量がM0[kg]の剛体は、物体の運動方向へは、c/(c−v)に相当する膨張の効果、物体の運動と反対の方向へは、c/(c+v)に相当する収縮の効果をもたらす結果、この剛体の質量エネルギーMc2[J]は、Mc2=M0c2/(1−v2/c21/2≒M0c2+M0v2/2 [J]((c>>v)[m/s])となるのだった。

 緑の線で示した効果は、「静止質量エネルギーによる重力子の放出が減る効果」に相当する。
 赤の線で示した効果は、「この“静止質量エネルギーによって重力子の放出が減った分”を帳消しにする効果」と「運動エネルギーによって重力子の放出が増える効果」の和に相当する。
 「静止質量エネルギーによる重力子の放出が減る効果」と「この“静止質量エネルギーによって重力子の放出が減った分”を帳消しにする効果」の和により、静止質量エネルギーM0c2は一定となり、「運動エネルギーによって重力子の放出が増える効果」により、M0v2/2 [J]が生ずる。
 (この運動エネルギーM0v2/2 [J]が、時空の流れるプール効果を生ずるのだった)


 このことを、互いに、反対向きに単振動する2つの剛体にあてはめると、次の図ようになる。


 すると、観測点では、緑の線で示される「静止質量エネルギーによる重力子の放出が減る効果」と、赤の線の効果の一部である「この“静止質量エネルギーによって重力子の放出が減った分”を帳消しにする効果」が、ちょうど打ち消し合うことになる。
 その結果、運動線上の上のような観測点では、ちょうど、運動エネルギーK≒M0v2/2[J]の変動に相当する、「放出される重力子数の変化」、すなわち、重力波を観測することになるのである。
 つまり、上図の観測地点で観測する「放出される重力子数の変化(重力波)」は、結局は、「M0v2/2」[J]の変動とぴったり同じになるのである。



 例えば、単に、1つの物体が、加速a[m/s2]で加速したり、減速したりするだけでも「放出される重力子数の変化」が生ずるので、重力波が生じることになる。
 それを図で示すと次のようになる。

※図の紫の部分が、加速中の「重力子の放出頻度の変化」(「放出される重力子数の変化」)に相当し、ピンクの部分が、減速中の「重力子の放出頻度の変化」(「放出される重力子数の変化」)であり、これらが重力波に相当する。
 やはり、この図でも、重力波による“エネルギーの持ち去り”は、存在しないことがわかる。

※このカーブは、v=at、運動エネルギーK=mv2/2=ma2t2/2より、2次関数(放物線)に相当するカーブである。

※厳密には、上図における重力波(重力子の放出頻度の変化)とは、単独の物体(剛体)の内部において、観測することができる重力波(重力子の放出頻度の変化)ということになる。 なぜなら、厳密には、物体(剛体)の内部においてのみ、運動エネルギーK≒M0v2/2[J]の変動を観測できるからである。
 厳密には、物体(剛体)の外部では、単独の物体(剛体)が運動する場合、運動エネルギーK≒M0v2/2[J]の変動に相当する重力波(重力子の放出数の変化)を観測することができないが、剛体の運動の速さv[m/s]が光速c[m/s]より、十分小さいときは、外部での観測結果を、運動エネルギーK≒M0v2/2[J]の変動に相当する重力波(重力子の放出数の変化)の近似値と見なしても問題ないと思われる。詳細な検討は、今後の課題である。


 ※他にも、例えば、物体が、他の物体に向かって、自由落下する場合には、ラセン軌道をとろうがとるまいが関係なく、重力波(重力子の放出数の変化)が生じると考えられる。

※左図の紫の部分が、(ラセン軌道をとらない)自由落下に伴う加速(運動エネルギーの増加)による、「放出される重力子数の変化」)であり、重力波の一種である。
 右図が、ラセン軌道をとる自由落下による、「放出される重力子数の変化」)であり、これも、重力波の一種である。

 やはり、いずれも、重力波による“エネルギーの持ち去り”は、存在しない。

※このカーブは、何に相当するカーブなのだろうか? 詳細な検討は、今後の課題である。



 よって、もし、“連星系パルサーの軌道運動エネルギーが減少”するだけであれば、本来は、“重力子を生じる能力”が減り、放出される重力子の量(頻度)が減るだけのことである。
 (なお、その後、重力ポテンシャルエネルギーを利用して加速し、“重力子を生じる能力”が増え、放出される重力子の量(頻度)が増えることは考えられる)


 したがって、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば──  連星系パルサーについて、“重力波(“重力子の放出数の変化”(結局は、重力子の総和)がエネルギーを持ち去る”という現象を、どこにも見い出すことはできない。

 重力波は、エネルギー非保存の所産であるので、力学的エネルギー保存則に従っていないのである。
 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によると、(摩擦がない限り)、全エネルギーEは、減少しないと考えられるのである。

 重力波は、「運動エネルギーの変動」、重力子の放出源として働き続ける能力の変動」、「質量の変動」のを反映したものなのである。


※こういった重力波の説明は──  他の説明、すなわち、『特殊相対性理論の前提(光速不変…)やそれが導く結論(ローレンツ収縮、加速による質量の増加…)』や『アインシュタイン方程式の右辺を「高級大理石」とする考え』『Gが2Gになること』についての説明とも調和している。

※また、「重力>遠心力」、「“うすい空気”との摩擦」によってエネルギーが奪われること」とも調和している。

※「重力波によってエネルギーが持ち去られる」が、「重力=遠心力」を前提としている一方、「重力波によってエネルギーが持ち去られない」は、「重力>遠心力」を前提としている。
 したがって、(100%完全な真空が存在しないがゆえに)「単に真空と見なされた宇宙空間内に存在する分子との衝突、すなわち、“うすい空気”の摩擦抵抗によって、エネルギーが失われる」という効果と調和しているのは、「重力波によってエネルギーが持ち去られない」の方だけである。

『人工で作り出せる真空状態は、10-11Pa程度である。この圧力下でも1cm3に数千個の気体分子が存在することになる。外宇宙と呼ばれる銀河と銀河の間でも気体分子は存在するとされている。』
 (Wikipedia 『真空』 下線は、筆者による)


 それは、次のように大きく2つに分けて考えればよいと思われる。

   1.“うすい空気”との摩擦抵抗が無視できない場合
   2.“うすい空気”との摩擦抵抗が無視できる場合

 1.“うすい空気”との摩擦抵抗が無視できない場合
  例えば、地球が太陽の周囲を公転しているような場合、連星パルサーがきわめてゆっくり公転周期を小さくしている場合に相当すると考えられる。 その場合、重力波によって持ち去られていたと考えられていたエネルギーの大部分が、実際には、「“うすい空気”との摩擦」によって少しずつ失われていることになる。この場合、「獲得される運動エネルギーに相当するエネルギーΔK[J]」は、「利用される重力ポテンシャルエネルギー−ΔU[J]」とは等しくはならず、部分的に「“うすい空気”との摩擦によって失われるエネルギー」によって相殺されると考えられる。 この“うすい空気”との摩擦抵抗による効果が、獲得された運動エネルギーによって重力ポテンシャルエネルギーが「およそ2倍」になることからの誤差、すなわち、厳密には無限遠方から近づかないことによる誤差を増加させてしまっていると考えられる。
 (厳密な計算を含め、詳細な検討は、今後の課題である)

 2.“うすい空気”との摩擦抵抗が無視できる場合
  連星パルサーや2つの巨大ブラックホールがらせんを描いて合体する直前等に、急激な「自由落下的な加速運動」をともないながら(重力波の振幅の増加を加速させながら)公転周期を小さくする場合には、“うすい空気”との摩擦抵抗によって奪われるエネルギーを無視できると考えられる。なぜなら、らせんを描いて衝突する直前においては、「獲得する運動エネルギーに相当するエネルギーΔK[J]」が、相対的に、とても大きくなるからである。
 この場合、厳密には無限遠方から近づかないことによる誤差を増加させてしまう効果も無視できるようになり、獲得された運動エネルギーによって重力ポテンシャルエネルギーが「2倍」に近づいていく効果がメインになると考えられる。
 (厳密な計算を含め、詳細な検討は、今後の課題である)




 「重力波がエネルギーを持ち去る」ことに関連して、大きな問題(矛盾)が生ずることに、アインシュタインは気づいていた。

 『放射されるエネルギーの流れの密度はどんな方向に対しても負にならないことは(27)から容易にわかる。したがって、全放射エネルギーも負にならない。すでに以前の論文で強調されたように、以上のような考察の最終結論、つまり、物体はその内部の熱運動によってエネルギーを放出するという結論は、この一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるに違いない量子論が完成されたときには、多分、重力理論をも修正しなければならないであろう(このような修正が行なわれたのちにはじめてすぐ上に述べた疑問は解決されるのであろう)
  (『アインシュタイン選集2──A8重力波について』 p.170〜171  下線は、筆者による)


 そして、この『一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるに違いない』ほどの、大きな問題(矛盾)を解消しようとアインシュタインは必死だった。

  『重力波を放出している物質系は、エネルギーを外に向かって放出するはずである。したがってエネルギー保存則を考えると、この反作用として物質系の運動は減衰することとなる。 それにもかかわらず、このような減衰のない振動を考えることができる。たとえば、物質系から波が外に向かって放射されるとともに、他方で中心に向かって集まってくる第2の波動場が存在する場合である。しかもこの第2の波は、第1の波によってもち去られたエネルギーと同じ量のエネルギーを、物質系に運び入れる場合である。〜
  (『アインシュタイン選集2──A9重力波について』(p.180-181) 下線は、筆者による)


 なぜ『物体はその内部の熱運動によってエネルギーを放出するという結論』が一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるに違いない』のかと言えば、その理由は、やはり、物体はその内部の熱運動によってエネルギーを放出するという結論が、(エネルギー保存則にもとづくと)「重力波による“エネルギーの持ち去り”によって、系全体の質量が減少する」という奇妙な予測を導くからだと思われる。
 そこにある大きな問題(矛盾)に、誰よりも一番アインシュタイン自身が気づいていたからこそ、アインシュタインは、必死だったのである。
 だからこそ、アインシュタインは、『それにもかかわらず、このような減衰のない振動を考えることができる。〜』以下のような、系全体のエネルギーが減少しなくなるようなしくみを、ひねりだしたのだのだと思われる。 (たしかに『考えることができる』かもしれないが、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)から見ると、かなり無理のある(自然(nature)から乖離している可能性が高い)説明であるように思われる。なぜなら、なにゆえに『第1の波によってもち去られたエネルギーと同じ量のエネルギー』が『物質系に運び入れ』られなければならないのかが説明つかないからである)

 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、この問題を解決するためにまず何より修正すべきだったのは、「重力波によって“エネルギーの持ち去り”が生じるという」と説明、つまりは、その前提であるところの「時空は連続なので、エネルギー保存則が成り立つ」という考えの方だったことになる。
 なぜなら、時空が不連続であることを前提とする“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば── 『物体はその内部の熱運動によってエネルギーを放出するという結論』には、どこにも問題が生じないからである。


 しかし、アインシュタインは、この「連続な時空&エネルギー保存則が成り立つ」という前提を守るべく、必死にもがいたのである。

 なぜなら、アインシュタインの偉大な成果、アインシュタイン方程式(一般相対性理論)は、「連続な時空&エネルギー保存則が成り立つ」を前提に生まれていたからである。
 「連続な時空&エネルギー保存則が成り立つ」という前提を守ることは、一般相対性理論(byリーマン幾何学)を守ることであった。
 したがって、アインシュタインには、「連続な時空」や「エネルギー保存則」(byネーターの定理)尊重するしか選択肢がなかったのである。

 そのアインシュタインにしてみれば、重力波〈放出される重力子数の変化〉が、エネルギー非保存の所産であると考えることなど、ナンセンスでしかなかった。
 当然、「負にならない全放射エネルギーが、重力波によるエネルギーの持ち去りを意味する」と解釈するしかなかった。
 その結果、アインシュタインは、板挟みにあったのである。
 そして、必死に、(『それにもかかわらず、このような減衰のない振動を考えられることができる。〜』以下のような)無理のある考えをひねり出すほど、追いつめられたのである。


 アインシュタインは、重力波というテーマに至って、「エネルギー保存則(連続な時空)を前提とする 一般相対性理論」が、根本的な矛盾を抱えていることに、はっきり気づいたのだ。
  (だからこそ、一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるに違いない』だったのだと思われる
 しかも、その矛盾は、一般相対性理論が連続な時空を前提とするリーマン幾何学」に頼っている以上、アインシュタインにとって、どうしても根底から解消することができないものであった



 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、この矛盾(板挟み、行き詰まり…)を根底から解消するものである。

 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によると、重力子、重力波、重力場はいずれも、「不連続な時空」&「エネルギー非保存の所産」である。
  「どんな方向に対しても負にならない全放射エネルギーの実体は、不連続な時空の中で、エネルギー保存則を破って生じている重力子の総和、数の変化… であり、それは、結局は、エネルギー非保存の所産であることを、この“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、はっきり示している。
 (→ 《一般相対性理論とエネルギー保存則について》

 しかも、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、時空の量子化を含むところの──  いわば、“究極の量子論”といえるものであり、量子論の完成をも助けるものである。 (→結果2、4)   すなわち、このことは、次のアインシュタインの期待(予想)と調和している

  量子論が完成されたときには、多分、重力理論をも修正しなければならないであろう(このような修正が行なわれたのちにはじめてすぐ上に述べた疑問は解決されるのであろう)
  (『アインシュタイン選集2──A8重力波について』 p.170〜171  下線は、筆者による)



 しかも、この“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、特殊相対性理論(光速不変、ローレンツ収縮、運動エネルギーが増すと質量が増加すること(アインシュタインの式E=mc2=(m0c2/(1−(v/c)21/2 (m0:静止質量)が示していること)…)や一般相対性理論(時空の曲り、獲得した運動エネルギーが新たな質量となること…)、ニュートン力学(慣性の法則、万有引力の法則)、電磁気学(クーロンの法則…)… を、「より深い階層のレベル」から根底から説明し、これらを包含するものである。

 ※逆に「重力波によるエネルギー持ち去り」という考えは、たとえエネルギー保存則と調和していたとしても、特殊相対性理論とも、一般相対性理論とも、ニュートン力学とも、矛盾してしまうことを“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は示している。(例えば、質量が減少し続ける結果、万有引力法則が成立しなくなるだろう。また、等速運動が実現しなくなるだろう…)



 つまり、「エネルギー保存則にしがみついている限り、重力は、量子化することはできない」のだと思われる。
 すなわち、「連続な時空」や「エネルギー保存則」と、重力子や「重力の量子化」(「重力場(時空の曲り)の量子化」)は、矛盾しているのである。
 したがって、一般相対性理論の成功をもたらした連続な時空を前提とするリーマン幾何学」そのものが、重力の量子化(「重力場(時空の曲り)の量子化」を困難にしてきた最大の要因の1つであったということになるだろう。





 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、次の成果を、決して否定するものではない。

 『伴星のまわりを公転するパルサーの軌道がゆっくり縮んでいることが発見され、この重力波の存在が間接的に示された』
 (『連星系パルサーからの重力波  サイエンス1981年12月号』 J.M.ワイズバーグ、J.H.テイラー、L.A.ファウラー)

 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、この成果が、どのようなしくみで成立しているかを、説明するものである。

 この成果には、大きく、次の2つの解釈(説明)があることになる。

従来の物理学
『連星系パルサーからの重力波
 サイエンス1981年12月号』…
“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)
連星系パルサーから放出する
重力波(重力子の総和)による
“エネルギーの持ち去り”
ある
ない
重力波
(重力子の総和)
エネルギー保存則の所産
エネルギー保存の所産
重力波のエネルギーを含めたエネルギー保存則
成り立つ
成り立たない
力学的エネルギーの保存
(運動エネルギーK[J]
+重力ポテンシャルエネルギーU[J]が一定)
成り立たない
成り立つ
(ゆえに、ΔK=−ΔU)
重力波の解釈
『この重力波は、“エネルギーの持ち去り”分に相当する』
 『この重力波は、重力子の放出源として働き続ける能力”アップ分に相当する』
重力と遠心力の関係
重力=遠心力
(ゆえに、GMm/r2=mv2/r より、−U/2=K)
重力>遠心力
P =(32GΩ6/5c5)×ε2I 2
  回転している質量分布からの放射パワー』の解釈
重力波によってよって持ち去られる
エネルギー
「加速運動にともなって“重力子の放出源として働き続ける能力がアップしている部分”」
根拠となる数式
−dE/dt=dK/dt=−1/2dU/dt=P
(軌道半径r[m])
dK/dt=−dU/dt= P
(軌道半径2r[m])
『巻き込み時間t spir』および
“連星系パルサーの軌道周期の減少dT/dt”
等しい
(いずれも同等な次の式から計算される。
−1/2dU/dt=P(軌道半径r[m]、−dU/dt= P(軌道半径2r[m])
※参考 『一般相対性理論』 Torsten Flieβbach著 共立出版



 たとえ
数値計算の結果がぴったり一致していても、この成果についての解釈(説明)は、180度逆である。
 一方は、「重力=遠心力」や「エネルギー保存則(連続な時空)」を前提にして“重力波がエネルギーを持ち去る”と解釈(説明)し──
 一方は、「重力>遠心力」や「エネルギー非保存(不連続な時空)」を前提にして“らせん軌道をとりながらの自由落下運動エネルギーの増加”にともなう「放出される重力子数の変化」が重力波である”解釈(説明)している。

 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、後者こそが自然(nature)と調和しているらしいことを示している。



 連星パルサーと重力波について、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、次の結論を導く。


 結論1.11.1 連星パルサーから放出される重力波は、エネルギーを持ち去っていない(エネルギー非保存の所産である)。

 結論1.11.2 連星パルサーは、それぞれ、らせん軌道を描く自由落下によって、(重力ポテンシャルエネルギーを利用して)運動エネルギーを増加させる(=連星の重力子の放出源として働き続ける能力を増加させる)過程によって、重力波(=放出される重力子数の変化)を生んでいる。

 結論1.11.3 連星パルサーの巻き込み時間t spir、“連星系パルサーの軌道周期の減少dT/dt”の計算数値は、「重力波がエネルギーを持ち去ること」を前提にして導いても、「重力波が、らせん軌道を描く自由落下、および、重力ポテンシャルエネルギーを利用した、運動エネルギーの増加(=連星の重力子の放出源として働き続ける能力の増加)によって生み出されていること」を前提として導いても、ぴったり等しくなる。


 連星パルサーの観測結果および予測数値は、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)を支持する証拠である、と再解釈できるものであることになる。
 (まさに、これは、「観測の理論負荷性」の一例であると言える)

《重力場と電磁場の比較》

 そこにある大きな違いの1つは、電場や磁場を生むところの光子は、仮想光子であり、「ふつうの“電磁波”を構成する光子」ではない一方──
重力場を生む重力子は、(ふつうの“電磁波”を構成する光子と似、波長
2LPLP光子×2であるということである。
→ そこにある大きな違いの1つは、(クーロンの法則を担う)マクロの電場やマクロの磁場を生むのは、仮想光子であり、「ふつうの“電磁波”を構成する光子」ではない一方──
重力場を生む重力子は、(ふつうの“電磁波”を構成する光子と似ている“波長
2LP[m]の光子が並走する)「デュアルLP光子」であるということである。

電場&磁場
(電磁場)

電磁場
(クーロンの法則を担う
マクロの電場&マクロの磁場)

◎テーブル  荷量
(場の源)→ 荷量
荷量
電荷
荷量
電荷、磁極

◎追加
荷量の定義
仮想光子の放出源として働き続ける能力
重力子の放出源として働き続ける能力
◎テーブル  ボソン→創発を支えるもの

重力子
(波長は一定(2LP))
“デュアルLP光子×2である

重力子
(波長は一定(2LP[m]
“デュアルLP光子である

◎追加
場の創発
(仮想光子が生む)
「変形している“4面体”」
(ミクロ電場やミクロ磁場)の総和として創発
(重力子が生む)
「“4角形”(縮みきったバネ)」
の総和として創発
◎追加
場のエネルギー
エネルギー非保存の所産
(仮想光子、電磁波、光子も同様)
エネルギー非保存の所産
(重力波、重力子も同様)
厚さ2LP[m]の球殻に蓄えられる
エネルギーの大きさ
aQc2[J]
Mc2[J]
◎ テーブル ボソンがどこへ行くか
仮想光子や重力子が
どこへ行くか
荷量(電荷や質量)が
静止(等速運動)している
仮想光子の放出&再吸収
繰り返され続ける
重力子の放出
繰り返され続ける
荷量(電荷や質量)が
静止(等速運動)している間の振る舞い
仮想光子の放出&再吸収を繰り返し続け、
電場や磁場を創発する。
(運動方向にも)重力子の放出を繰り返し続け、
重力場を創発している
◎追加
主な加速(or減速)の原因
電磁場のポテンシャルエネルギー

※重力場のポテンシャルエネルギーが
加速(or減速)の原因になることもありうる。
重力場のポテンシャルエネルギー

※電磁場のポテンシャルエネルギーが
加速(or減速)の原因になることもありうる。

無限遠方まで進み続ける
(質量に再吸収されることはない
無限遠方まで進み続ける
(質量に再吸収されることは
ありえない。物質はデュアル共転回
できる構造を持たないからである
◎追加
荷量が加速運動をすると
光子が放出される
重力子の放出数がアップする
◎テーブル  荷量が振動すると
(周期的な加速運動をすると)
→荷量が周期的な振動をすると
波の創発
電磁波は、光子の集合として創発
(光子の数が電磁波の振幅に相当)
重力波は、重力子の集合として創発
(重力子の数が重力波の振幅に相当)
波の創発
電磁波は、光子の総和として創発
(光子の放出数が電磁波の振幅に相当)
重力波は、重力子の放出数の変化として創発
(重力子の放出数が重力波の振幅に相当)

 静止電荷(等速運動する電荷)は、仮想光子を放出したり、その仮想光子を再吸収したりを繰り返すことによって、電磁場を創発する。
→ 静止電荷(or等速運動する電荷)は、仮想光子を放出したり、再吸収したりを繰り返すことによって、電磁場(マクロの電場やマクロの磁場)を創発する。

もし、電場や磁場を生むとされる仮想光子が、「ふつうの“電磁波を構成する光子”」のみだったらどうなるか?
 もしそうだったら、「ふつうの“電磁波を構成する光子”」は、電場や磁場の正負を交互に逆転し続けながら進行するので──  一定の大きさを持つマクロの電場や、一定の大きさを持つマクロの磁場が生じることが決してできなくなってしまうと考えられる。
 したがって、“マクロレベルの静電場”や“マクロレベルの磁場”が創発するためには、その構成要素は、(放出と再吸収を繰り返す)“仮想光子”でなければならない。
→もし、仮想光子が存在せず、「ふつうの“電磁波を構成する光子”」のみが存在するとしたらどうなるか?
 そうだとしたら、「ふつうの“電磁波を構成する光子”」は、ミクロ電場やミクロ磁場の正負を交互に逆転し続けながら進行するものなので── (クーロンの法則を担う)マクロの電場やマクロの磁場を創発することができなくなってしまうと考えられる。
 したがって、(クーロンの法則を担う)マクロの静電場やマクロの磁場が創発するためには、その構成要素は、(放出と再吸収を繰り返す)“仮想光子”でなければならない。

 一方、重力子は、いったん質量から放出されると、すべて止まることなく、次から次へと原始ヒッグス場ユニット(PHU)を変形させながら、無限遠方までリレーされ続ける。
 
原始ヒッグス場ユニット(PHU)の“4面体”の変形は、単振動の一種として、無限遠方までリレーされ続ける過程で、1つ1つの重力子&“4角形”(縮みきったバネ)が、突然、増幅したり減衰したりすることは、考えられない。
→ 一方、重力子は、いったん質量から放出されると、次から次へと原始ヒッグス場ユニット(PHU)を変形させながら、無限遠方まで進み続ける。
 1つ1つの重力子&“4角形”(縮みきったバネ)は無限遠方まで進み続ける過程で、突然、増幅したり減衰したりすることは、考えられない。

単に、中心の質量からの距離の2乗に反比例して、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)が生むエネルギーの密度」(厚さ2LPの球殻上での重力子&“4角形”(縮みきったバネ)のエネルギーの“時間&空間平均を厚さ2LPで割ったもの──すなわち“重位勾配”)が減るだけである。
→単に、質量の重心からの距離の2乗に反比例して、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)が、厚さ2LP[m]の球殻上に蓄えるエネルギーの
時間&空間平均を厚さ2LP[m]で割ったもの──すなわち“重位勾配”)が減るだけである。
◎  そして、この性質が、ニュートンの万有引力の法則を支えているのは、いうまでもない。

 そして、この性質が、ニュートンの万有引力の法則や一般相対性理論を支えているのは、言うまでもない。
◎追加   ※ネーターの定理は、時空が連続である時に限って、保存則(エネルギー保存則、運動量保存則)が成立することを示している。
  時空が不連続であることを前提にしている“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)において、重力子や光子(仮想光子)、そして、それらの集合である、重力波や電磁波が、エネルギー非保存則の所産であると説明されていることは、ネーターの定理と調和している。 →《一般相対性理論とエネルギー保存則について》

 ※「(仮想光子と同様に)光子も電磁波(光子の総和として創発)も、エネルギーを持ち去らない(エネルギー非保存の所産である)」ことにもとづくと、『太陽の光度が1億年ごとに1%ずつ増してきている』という事実を、より自然に説明しなおすことができるように思われる。
  水素の核融合が進んでも、「太陽から放射される光子や電磁波がエネルギーを持ち去らない」ので、熱エネルギー(水素やヘリウムの運動エネルギー)が増す一方となる結果、光度が増加すると考えられるからである。



《ボーアの原子模型》
ボーアの原子模型》→《ボーアの原子模型》
◎追加 ボーアの原子模型は、ラザフォードの原子模型(『正に帯電した原子核の周囲の、電子が回っている』(p.247『物理学入門』))が持っている下記のような「重大な難点」を解消するために生み出されたモデルである。

『ラザフォードは、この場合の電子の運動を、原子核との間に働く静電気力を向心力とする円運動と考えた(1911年)。これを、ラザフォードの原子模型という(…)。しかし、この模型には、重大な難点があった。一般に、荷電粒子が加速度をもって運動をすると電磁波を出し、そのエネルギーはしだいに減ってくる。したがって、電子が原子核の周囲を円運動していると、電子はしだいにエネルギーを失って速さが弱まり、ついには原子核に落ち込んでしまうことになる。結局は、そのような模型は、安定に存在できないということになる』(p.247 『物理学入門』)

◎ “重力波によるエネルギーの持ち去り”という説明がアインシュタインをはじめ、多くの物理学者の心の中に育った背景として、(あらゆる教科書に載っている)“ボーアの原子モデル”の存在も考えられる。
 なぜなら、ボーアの原子モデル”は、電子の力学的エネルギー(ボテンシャルエネルギー+運動エネルギー)から導かれる「エネルギー順位En」、および“光子によるエネルギーの持ち去り”、すなわち、「光子のエネルギーを含む全エネルギー保存則」を想定するものだからである。
 そして、ラザフォードの原子模型が抱える「重大な難点」のみならならず、ボーアの原子模型の成功も、“重力波によるエネルギーの持ち去り”という説明がアインシュタインをはじめ、多くの物理学者の心の中に育った理由の1つとして考えられる。
 なぜなら、ボーアの原子模型もラザフォードの原子模型と同様に、“光子によるエネルギーの持ち去り”、すなわち、「光子のエネルギーを含む全エネルギー保存則」を前提とするものだからである。

◎(まさに、そういった定を反映したものが、例えば、数式、En−Em =hνの式や、下図に相当する図である。)

→(まさに、そういった定を反映したものが、例えば、数式、En−Em=hνの式や、下のような図である。)

※“ボーアの原子モデル”では、図のような、“光子によるエネルギーの持ち去り”が想定されている。

※ボーアの原子模型では、図のような、“光子によるエネルギーの持ち去り”が想定されている。

 Em[J]やEn[J]が、それぞれ全エネルギーであり、その差が光子のエネルギーhν[J]に等しいのは(すなわち、En−Em=hν[J]が成り立つのは)、「光子のエネルギーを含めたエネルギー保存則」が成立することが前提となっているからである。

※「?」となっているのは、次の記述のような奇妙な事情があるからである
『ボーアは、電子の量子飛躍には、非常に奇妙な性質があることに気づいた。飛躍している時の電子の所在については、何も言えないということだ。軌道間の飛躍──エネルギー順位間の遷移──は、瞬間的に起こらなければならない。さもないと、軌道から軌道へ移動する間に、電子はエネルギーを放出してしまうからだ。ボーアの原子の内部では、電子は軌道と軌道のあいだの空間には存在することができない。電子はまるで魔法のように、ある軌道上から消えた瞬間、別の軌道に姿を表すのだ』(p.146 『量子革命』 下線は、筆者による)

◎  つまり、この「光子を含む全エネルギー保存則(“光子によるエネルギーの持ち去り”)」からの類推が──  「重力波を含む全エネルギー保存則(“重力波によるエネルギーの持ち去り”)」のアイディアをアインシュタインをはじめ多くの物理学者が支持する根拠となったと考えられるのである。
→つまり、ラザフォードの原子模型やボーアの原子模型が前提とする「光子を含む全エネルギー保存則(“光子によるエネルギーの持ち去り”)」からの類推が「重力波を含む全エネルギー保存則(“重力波によるエネルギーの持ち去り”)」のアイディアを(アインシュタインをはじめとして)多くの物理学者が支持する根拠の1つとなったと考えられるのである。
◎ このことは、“ボーアの原子モデル”が行っている「光子を含む全エネルギー保存則(“光子によるエネルギーの持ち去り”)」という説明が、自然(nature)と乖離していないかどうかについて検討を要求しているように思われる。
 果たして、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、(あらゆる教科書に載っている)“ボーアの原子モデル”が行う「光子を含む全エネルギー保存則(“光子によるエネルギーの持ち去り”)」の説明についても修正をせまるであろうか?
→ そして、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、仮想光子や重力子と同様に、光子もエネルギー非保存の所産であることを示している。
 (“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)では、時空が不連続であることが前提とされているので、ここに問題はない)
 
このことは、「光子を含む全エネルギー保存則(“光子によるエネルギーの持ち去り”)」を前提としている“ボーアの原子模型”の説明が、自然(nature)から乖離していないかどうかについて検討を要求しているように思われる。
 果たして、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、(ほぼあらゆる教科書に載っている)“ボーアの原子模型”の説明についても修正を迫っているであろうか?
 すなわち、「光子がエネルギーを持ち去らない」という前提で、「原子のスペクトル」や「原子が安定に存在すること」を説明しなおすことができるであろうか?

◎  このことを含めて、以下で、説明していく
 結論を先に言うと、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、明からに修正を迫っているようである。
 そして、「光子がエネルギーを持ち去らない」という前提で、「原子のスペクトル」や「原子が安定に存在すること」を説明しなおすことができるようである。

 以下で、その説明をしていくことになる
◎追加
 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)が展開している「光子がエネルギーを持ち去らない」ということを前提にする原子模型を「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」と呼ぶこととする。
 まず、この「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」と、ボーアの原子模型 (従来の物理学)の両者の比較を概観すると次のようになる。

ボーアの原子模型
(従来の物理学)
「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)
の原子模型」
原子のスペクトルにおける
“光子によるエネルギーの持ち去り”
ある
ない
光子のエネルギーを含めた
エネルギー
保存する
(ゆえに、E(=K+U)+hν[J]が保存する)
保存しない
( 光子は、エネルギーを持ち去らない)
電子の力学的エネルギー
(運動エネルギーK[J]
+電磁場のポテンシャルエネルギーU[J])
保存しない
( 光子が、エネルギーを持ち去ってしまう)
保存する
(E=K+U[J]が保存する。
ゆえに、ΔK=−ΔU[J])
光子の解釈
『この光子は、電子の全エネルギー順位En[J]の低下分
に相当する“エネルギーを持ち去る”』
 『この光子は、電子の加速運動(運動エネルギー順位Kn[J]の上昇)に伴う
「剥ぎ取られた仮想光子」である』

仮想光子がエネルギー非保存の所産である以上
この光子はエネルギーを持ち去らない
(電子に働く)
静電気力と遠心力の関係
常に、静電気力=遠心力
(ゆえに、ke2/r2=mv2/r[N]より、−U/2=K[J])
原則として
静電気力>遠心力
(ke2/r2[N]>mv2/r[N])

電子にエネルギーが加えられると
「静電気力」<「遠心力」ともなりうる。
→その結果、楕円軌道も生じうる。
「電子が、より内側の殻へと
落ちていきやすい傾向」
「電子が、最内殻から順に
うまっていく傾向」
説明できない
説明できる
中心に据えるもの
電子の「エネルギー順位」
(電子の力学的エネルギーE=K+U[J])
En=−2π2k2me4/h2・1/n2[J]
電子の「運動エネルギー順位」
Kn=2π2k2me4/h2・1/n2[J]
根拠となる数式
hν=En−Em(n>m)=Km−Kn(n>m)[J]
=Un/2−Um/2(n>m)[J]
(Kn=2π2k2me4/h2・1/n2[J])
(Un=−4π2k2me4/h2・1/n2[J])
(Kn=−Un/2[J])
hν=Km−Kn(n>m)[J]
=Un−Um(n>m)[J]
(Kn=2π2k2me4/h2・1/n2)[J]
(Un=−2π2k2me4/h2・1/n2[J])
(Kn=E−Un[J])
半径rn[m]
rn=h2n2/4π2kme2[m]
rn=h2n2/2π2kme2[m]
水素原子の半径[m]
ボーア半径(≒0.53Å[m])

ボーア半径の2倍(≒1.06Å[m])

※水素原子のファンデルワールス半径は、1.2Å[m]
光子が放出される
しくみ(原因)
電子の「エネルギー順位」が変化する原因は、
あいまい。
電子の「運動エネルギー順位 Kn」の上昇
(by電磁場のポテンシャルエネルギー)
リュードベリー定数R
ともに、導出できる
統合性、一貫性
低い
高い

(放射光を含め)一般に、“電荷の加速”に伴って
光子が放出されることと統合できる
仮想光子や重力子がエネルギー非保存の所産であること
(エネルギーを持ち去らないこと)と統合できる


 これまでは、“ボーアの原子モデル”を含め、「電荷から光子(および、それらから構成される電磁波)が放出されると、エネルギーが持ち去られる」と説明されてきた。

 しかし、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、重力波(重力子の集合)のみならず──  個々の光子も、電磁波を構成する光子も、仮想粒子の一種、すなわち、エネルギー非保存の所産であることを示しているのだった。 (→《一般相対性理論とエネルギー保存則について》)


 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、例えば、「“電荷の加速運動”にともなう光子の放出」について、次のように説明する。

 『電荷は、仮想光子の放出源として働き続ける能力そのものであり、静止(or等速運動)している間、仮想光子の放出&再吸収を繰り返している。
  この電荷が加速し、なおかつ、運動エネルギー順位(→下記で説明する)が上がる時にかぎって、仮想光子がはぎとられ、その結果、光子が放出されることになる。
  電荷、すなわち、仮想光子の放出源として働き続ける能力は保存されるので、元のような、仮想光子の放出&再吸収が再開される。
  この過程で、光子によるエネルギーの持ち去りは、存在しない。
  ここにあるのは、「電荷の加速運動に伴う運動エネルギー順位(→下記で説明する)の上昇による、(エネルギー非保存の所産である)仮想光子のはぎとり」だけである』

 例えば、水素原子のスペクトルについても、“同様な説明”が成立する。
 すなわち──
 『電子が電磁場のポテンシャルエネルギーを利用して、外側の軌道から内側の軌道へと電子が移動する際、電子は加速し、運動エネルギー順位(→下記で説明する)が上がる。
 電子は、あくまで、その加速(運動エネルギーの増加)に伴う運動エネルギー順位(→下記で説明する)の上昇による、「(エネルギー非保存の所産である)仮想光子のはぎとり」が原因で、光子を放出する。
 ここには、光子によるエネルギーの持ち去りは、存在しない。
 電子の軌道が外側から内側へと変化する原因は、光子の放出ではなく、あくまで電磁場のポテンシャルエネルギーである』
 ということになる。
 次に、それぞれの原子模型について、別々に説明していく。
    1.ボーアの原子模型
    2.「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」


 1.ボーアの原子模型

ボーアの原子模型の前提を整理すると次のようにまとめることができる。

 1.原子の中の電子の軌道角運動量mvr は、h/2πの整数倍だけをとるとき、定常状態となり、光子を放出しない。
 (定常状態の条件は、「mvr =nh/2π」ということであり── それは、「mv=h/λ(ド・ブロイの物質波の式)&2πr=nλ」と等価である)

 2.電子は、「陽子と電子に働く電磁気力=電子の遠心力」によって円運動している。
 (それは、「K=−U/2」と等価である。 K:運動エネルギー U:ポテンシャルエネルギー)

 3.光子を含む全エネルギー(「力学的エネルギー(E=K+U)+光子のエネルギーhν」)が保存する。(光子は、エネルギーを持ち去る)。

→ ボーアの原子模型の前提を次のようにまとめることができる。

 〈1〉原子の中の電子の軌道角運動量mvr は、h/2πの整数倍をとるときだけ、定常状態となり、光子を放出しない。
 (ボーアの原子模型は、円軌道の場合を考えており、定常状態の条件は、「mvr =nh/2π」ということであり── それは、「mv=h/λ(ド・ブロイの物質波の式)&2πr=nλ」と等価である。
  なお、この円軌道の半径r[m]は、「rnn2h2/4π2kme2[m]」のように量子化されている

 〈2〉電子は、(電子に対して働く力)「静電気力=遠心力」によって、円運動している。
 (それは、「K=−U/2」と等価である。 K:運動エネルギー U:ポテンシャルエネルギー)

 〈3〉光子は、エネルギーを持ち去る。
    光子を含む全エネルギー(「力学的エネルギー(E=K+U)+光子のエネルギー」)が保存する


◎  1から2の前提から、水素原子の定常状態のエネルギー、すなわち、「エネルギー順位 En=−2π2k2me4/h2・1/n2」が導出される。
 そして、3の前提から、「hν=En−Em (n>m)」が導かれる。
→ 〈1〉と〈2〉の前提から、水素原子の定常状態のエネルギー、すなわち、「エネルギー順位 En=−2π2k2me4/h2・1/n2」が導出される。
 そして、〈3〉の前提から、「hν=En−Em(n>m)」が導かれる。

※光子がエネルギーを持ち去り、その分だけ、エネルギー順位の値が小さくなっていると説明される。

※エネルギー順位 En=−2π2k2me4/h2・1/n2 は、「力学的エネルギー(E=K+U)」から求められるものである。“光子がエネルギーを持ち去る”ということは、「力学的エネルギー(E=K+U)」の保存則は、成立していないことを意味する。

※この説明では、「陽子と電子に働く電磁気力=電子の遠心力」という条件の中で、「どのようなしくみで、エネルギー順位が変わるのか」、「光子が、どのようなしくみで放出されるのか」がはっきりしない。 すなわち、「光子の放出」と「エネルギー順位を変えること」のどちらが原因で、どちらが結果なのかがはっきりしない。

   次のような記述もある。
『ボーアは、電子の量子飛躍には、非常に奇妙な性質があることに気づいた。飛躍している時の電子の所在については、何も言えないということだ。軌道間の飛躍──エネルギー順位間の遷移──は、瞬間的に起こらなければならない。さもないと、軌道から軌道へ移動する間に、電子はエネルギーを放出してしまうからだ。ボーアの原子の内部では、電子は軌道と軌道のあいだの空間には存在することができない。電子はまるで魔法のように、ある軌道上から消えた瞬間、別の軌道に姿を表すのだ』(p.146 『量子革命』)

※光子がエネルギーを持ち去り、その分だけ、エネルギー順位の値が小さくなっていると説明される。

※エネルギー順位 En=−2π2k2me4/h2・1/n2 は、「力学的エネルギー(E=K+U)」から求められるものである。“光子がエネルギーを持ち去る”ということは、「力学的エネルギー(E=K+U)」の保存則は、成立していないことを意味する。

※この説明では、(電子に対して働く力が)「静電気力=遠心力」であるという条件の中で、「どのようなしくみで、エネルギー順位が変わるのか」、「光子が、どのようなしくみで放出されるのか」がはっきりしない。 すなわち、「光子の放出」と「エネルギー順位を変えること」のどちらが原因で、どちらが結果なのかがはっきりしない。

※図のように『?』が示されているのは、やはり、下のような記述で示される奇妙な事情があるからである。
『ボーアは、電子の量子飛躍には、非常に奇妙な性質があることに気づいた。飛躍している時の電子の所在については、何も言えないということだ。軌道間の飛躍──エネルギー順位間の遷移──は、瞬間的に起こらなければならない。さもないと、軌道から軌道へ移動する間に、電子はエネルギーを放出してしまうからだ。ボーアの原子の内部では、電子は軌道と軌道のあいだの空間には存在することができない。電子はまるで魔法のように、ある軌道上から消えた瞬間、別の軌道に姿を表すのだ』(p.146 『量子革命』 下線は、筆者による)


◎ 一方、この「陽子と電子に働く電磁気力=電子の遠心力」、すなわち、「K=−U/2」という前提からは、「E=K+U=K+(−2K)=−K」、すなわち、「Kn=−En」(Kn : 電子の運動エネルギー、En : 電子の力学的エネルギー)が成立していることが導かれる。

 したがって、「ボーアの原子模型」は、「電子の運動エネルギー順位」を中心に据えて表記することことが可能となり、それは次のようなものとなる。
    「運動エネルギー順位 Kn=2π2k2me4/n2h2」、  「hν=Km−Kn(n>m)」

 これは、“電子の運動エネルギー”が、とびとびの値をとることを意味する。
 しかも、この“運動エネルギー順位Kn”は、単に、エネルギー順位Enの符号を変えたものに過ぎない。

 この場合、「電子の運動エネルギー順位を中心に据えたボーアの原子模型」は、「エネルギー順位(=電子の力学的エネルギー(E=K+U))を中心に据えたボーアの原子模型」と、同じ前提を持っているので、両者は、本質的には等価であると言える。
 しかし、解釈は、180度、異なったものとなる。

※放出される光子のエネルギーを示す式は、 『hν=Km−Kn (n>m)』(Kn 、Km : 電子の運動エネルギー順位)となる。
 Km>Knであるので──  この式は、電子の運動エネルギー順位の増加(by電子の加速)に伴って、光子が放出されることを意味している、と解釈できる。

※この“電子の運動エネルギーを中心に据えたボーアの原子模型”においても、リュードベリー定数Rを導くことができる。(1/λ=(Km−Kn)/hc=2π2k2me4×1/hc3×(1/m2−1/n2)より、R=2π2k2me4/hc3)。

※ただし、この説明では、やはり、「陽子と電子に働く電磁気力=電子の遠心力」という条件の中で、「どのようなしくみで、電子の運動エネルギー順位が変わるのか」がはっきりしない。


  以上の、(電子に対して働く力)「静電気力=遠心力」(すなわち、ke2/r2=mv2/r[N]より、「K=−U/2[J]」)という前提と「全エネルギー保存」という前提から導かれる「光子によるエネルギー持ち去り現象」を、電磁場のポテンシャルエネルギー順位Un[J]を考えて説明(解釈)すると次のようになる。

 もし、電子が電磁場のポテンシャルエネルギー順位が、Un[J]からUm[J]へと変わる場合、電子は、Un−Um[J]の電磁場のポテンシャルエネルギーを利用することによって、本来は(力学的エネルギー保存則にしたがって)、運動エネルギーKは、Un−Um[J]だけ、増加するはずである。
 ところが、そのエネルギーの半分が、光子のエネルギーhν[J]として持ち去られるので、運動エネルギーKは、その半分の(Un−Um)/2[J]しか増加できない。
 すなわち、運動エネルギー順位Kn[J]を考えれば、Kn[J]からKm[J]へと運動エネルギー順位が変化した場合の、運動エネルギーの増加分は、Km−Kn=(Un−Um)/2[J]ということになる。
 この場合は、残りの半分の(Un−Um)/2[J]が、持ちさられた光子のエネルギーhν[J]に等しいので、hν=(Un−Um)/2[J]となる。
 以上から、Km−Kn=(Un−Um)/2=hν[J]となることがわかる。
※この図は、説明(解釈)を理解するための便宜上の図であり、「ボーアの原子模型」の正確な図ではない。


  この「(ボーアの原子模型における)電子の運動エネルギー順位Kn[J]」は、具体的に、どのような値をとっているかを調べてみよう。

 (電子に対して働く力)「静電気力=電子の遠心力」(ke2/r2=mv2/r[N])の前提から、「Kn=−Un/2[J]」が直ちに導かれる。
 すると、En=Kn+Un[J]に代入すると、「En=Kn+Un=Kn+(−2Kn)=−Kn[J]」、つまり、「Kn=−En[J]」が成立していることが導かれる。

 したがって、「(ボーアの原子模型における)電子の運動エネルギー順位」は、次のような値となる。
    「(ボーアの原子模型における)運動エネルギー順位 Kn=2π2k2me4/n2h2[J]」

 ※この「(ボーアの原子模型における)運動エネルギー順位Kn」は、単に、エネルギー順位Enの符号を変えただけのものに過ぎない。
  この式は、“電子の運動エネルギー”が、とびとびの値をとることを意味している。

 ただし、この場合、『光子を含む全エネルギー(「力学的エネルギー(E=K+U)+光子のエネルギー」)が保存する』という前提は変わらないので、この「hν=Km−Kn(n>m)」の式を、「電子の運動エネルギー順位Knの増加(by電子の加速)に伴って、光子が放出されることを意味している」と解釈することはできない。

 また、電子に働く力について「静電気力=遠心力」という条件も変わらないので、「どのようなしくみで電子の運動エネルギー順位Knが変わるのか」もはっきりしないままである。

  ※なお、この“電子の運動エネルギー順位Knの式”用いても、リュードベリー定数Rを導くことができる。
   (1/λ=(Km−Kn)/hc=2π2k2me4×1/hc3×(1/m2−1/n2)より、R=2π2k2me4/hc3)。

◎“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)による原子模型についての説明は、次のようになる。

 その前提は、次の4つである。

 1.原子の中の電子の軌道角運動量mvr は、h/2πの1倍だけをとるとき、定常状態となり、光子を放出しない。
  (定常状態の条件は、「mvr =h/2π」ということであり── それは、「mv=h/λ(ド・ブロイの物質波の式)&2πr=λ」と等価である
    1倍だけという条件により、楕円軌道をとる場合(p軌道、d軌道)に、光子を放出しないことを説明できる。
    すなわち、前提1は、後に「より深いレベルの階層」から説明されることとなる。  →結果4)

 2.原則として、「電磁気力<遠心力」(「陽子と電子に働く電磁気力」<「電子の遠心力」)であり、電子は、本来、常に、内側へ内側へと遷移して行こうとする傾向を持つ。
  (それは、「K<−U/2」と等価である。 K:運動エネルギー U:ポテンシャルエネルギー)

 3.「力学的エネルギー(E=K+U)」が保存する。
   すなわち、光子は、エネルギー非保存の所産である。(光子は、エネルギーを持ち去らない

 4. 運動エネルギー順位Knは、Kn=2π2k2me4/n2h2と定義する。
  (これにより、リュードベリ定数の導出可能性が保たれる。
    この運動エネルギー順位Knの定義は──  「vn2πke2/nh」(by Kn=mvn2/2)「λn=h/mv=nh2/2πmke2(by mvn=h/λn
  のように、電子の速さv、および、波長λが、それぞれ量子化されていることと等価である。
   すなわち、この定義は、電子が原子核が作る電磁場の中に束縛されて円運動しているときのみならず──
   電子が自由運動をしているときについても、応用できるものである)

2.「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」

 「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」の前提は、次の3つである。

〈1〉電子は、 一定の運動エネルギー順位Kn=2π2k2me4/n2h2をとっている限り、定常状態となり、光子を放出しない。
  (これにより、リュードベリ定数Rの導出可能性が保たれる。
   すなわち、hν(=hc/λ)=(Km−Kn)より、
   1/λ=(Km−Kn)/hc=2π2k2me4×1/hc3×(1/m2−1/n2)より、R=2π2k2me4/hc3 と求まる。

  ※この前提は、電子が「原子核が作る電磁場」の中に束縛されて円運動しているときに、よくあてまる。

〈2〉原則として、(電子に対して働く力は)「静電気力<遠心力」となっており、電子は、本来、常に、内側へ内側へと遷移して行こうとする傾向を持つ。 (それは、「K<−U/2」と等価である。 K:運動エネルギー U:ポテンシャルエネルギー)

〈3〉光子はエネルギーを持ち去らず、「力学的エネルギー(E=K+U)」のみが保存する。
  ※このことは、例えば、楕円軌道(p軌道、d軌道)の場合に、運動エネルギー順位Kn=2π2k2me4/n2h2が変化して光子を放出したとしても、
 問題がないことを意味する

◎ 前提34から、「hν=Km−Kn (n>m)」、すなわち、「光子は、運動エネルギー順位Knの変化に伴って、(エネルギー非保存の所産として)生じること」が導かれる。

※内側の電子ほど、大きな運動エネルギー順位を持つので、Km−Kn>0 となる。

※放出される光子のエネルギーを示す式は、 『hν=Km−Kn(n>m)』(Kn 、Km : 電子の運動エネルギー順位)となる。 この式は、やはり、電子の運動エネルギー順位の上昇(by電子の加速)に伴って、(エネルギー非保存の所産として)光子が放出されることを意味する、と解釈できる。

 これらの前提から、 『hν=Km−Kn(n>m)』(Kn 、Km : 電子の運動エネルギー順位)の式について、「光子は、運動エネルギー順位Knの変化(電子の加速)に伴って、(エネルギー非保存の所産として)生じる」という説明(解釈)が可能になる
 そして、電磁場のポテンシャルエネルギー順位Un[J]を交えて、次のように説明(解釈)できる。

 光子がhν[J]のエネルギーが持ち去ることはない。
 したがって、もし電子が電磁場のポテンシャルエネルギー順位が、Un[J]からUm[J]へと変化する場合、電子は、Un−Um[J]の電磁場のポテンシャルエネルギーを利用することによって、力学的エネルギー保存則にしたがって、電子の運動エネルギーが、そのまま、Un−Um[J]だけ増加する。
 この運動エネルギーの増加分、すなわち、運動エネルギー順位が、Kn[J]からKm[J]へと変化する場合の運動エネルギーの増加分(Km−Kn)[J]は、E=KnUn[J](E[J]は一定)により、 (Km−Kn)=(Un−Um)となるのである。
 よって、『hν=Km−Kn(n>m)』の式は、『hν=Km−Kn(n>m)=(Un−Um)(n>m)』という意味を持つことになる。
 (それは、ボーアの原子模型では、『hν=En−Em(n>m)』の式が、『hν=En−Em(n>m)=Km−Kn(n>m)=(Un−Um)/2(n>m)』という意味を持っていたことと対照的である。(1/2倍の違いがある))
※内側の電子ほど、大きな運動エネルギー順位を持つので、Km−Kn>0 となる。
 (電子に対して働く力が)「静電気力>遠心力」であるという前提なので、「どのようなしくみで、電子の運動エネルギー順位が変わるのか」も説明できる。すなわち、電磁場のポテンシャルエネルギーを利用して電子が加速することによって、運動エネルギー順位が変わるのであり、その際の、電子の加速運動によって、仮想光子が剥ぎ取られる結果、(エネルギー非保存の所産として)エネルギー非保存の所産として、光子が放出されると説明できるのである

※「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」の場合、(電磁場のポテンシャルエネルギーは、Un=定数−ke2/rn[J]の形を取ることから)電子の円軌道の半径rは、「rnn2h2/2π2kme2[m]」のように量子化されていることがわかる。この値は、ボーアの原子模型のときの2倍である。したがって、図同心円のサイズは、ボーアの原子模型のときの2倍となっている。
 これにより、ボーアの原子模型では、(Un−Um)/2[J]が、光子のエネルギーhν[J]に相当するのに対し、「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」は、(Un−Um)[J]が、光子のエネルギーhν[J]に相当するというように、つじつまが合う

 (このように電子の円軌道の半径rがボーアの原子模型のときの2倍となっていることに問題は生じないだろうか?
  1つは、「ボーア半径」は、そもそも単なる理論的な計算値に過ぎず、観測値ではなかったので、このように2倍になっても問題は生じないと思われる。
  そして、問題がないどころか、逆に、「ボーア半径」が「水素原子のファンデルワールス半径」の1/2に過ぎないという問題の解消を助けているように思われる。すなわち、(理論計算から導かれた)「ボーア半径」(ボーアの原子模型でn=1の場合における、水素の原子の半径≒0.53Å)の2倍(≒1.06Å)は、(観測&計算から導かれた)水素原子のファンデルワールス半径(≒1.2Å)に近いという意味において、より自然(nature)と調和しているように思われる。 詳細な検討は、今後の課題である

※図のように、電子が軌道を変える際の「接線方向」へ、光子が放射されると考えられる。
 それは、放射光や電磁放射についての下記の記述と調和していると思われる
(放射光について)『この光は、ほぼ光速で走る高エネルギーの電子が円運動や蛇行運動をするときに、その接線方向に放出するもので』(p.1 渡辺誠・佐藤繁編 東北大学出版会  下線は、筆者による)

(電磁放射について)『エネルギーは、それを生じさせるもとである加速度に垂直な方向に一番強く放射される』(p.95 『ヘクト光学 I ─基礎と幾何光学─』(Eugene Hecht著、尾崎義治・朝倉利光訳 丸善株式会社)
 詳細な検討は、今後の課題である

※ある円軌道から、その内側の円軌道に移動する場合、「楕円軌道とはならないのはなぜか?」という疑問がわく。
 それは、重力波のときと同様に考えることができる。すなわち、その獲得した運動エネルギー(Km−Kn)=(Un−Um)[J]が、新たな質量となり、(電子の静止質量エネルギーが生む重力場よりはるかに大きい)新たな重力場を生じるおかげで、円軌道を保つと考えることができる。つまり、静電気力と重力の両方が働くおかげで、楕円軌道とはならずに、円軌道を保つと考えられるのである。 詳細な検討は、今後の課題である


◎追加 
 「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」の前提により、原則として(電子に働く力について)「静電気力」>「電子の遠心力」であるので、原子の中の電子は、より内側の殻へ内側の殻へと落ちていきやすい傾向を持つことになる。
  この「電子が、原則として、より内側の殻へと落ちていきやすい傾向」があるからこそ、「電子が最内殻から順にうまっていく傾向」が生まれるのであり、実在するような(より原子番号の大きな)様々な原子が、安定的に創発できると考えられる。
 なお、それでも、完全に落ちていかないのは、パウリの排他律をはじめ、ほかの理由があるからである。(→結果3、4 電子の波動性が生じるしくみ)。

 “原則として”とあるのは、もし、電子にエネルギーが加えられた場合(例えば、水素原子が加熱された場合)は、(電子に働く力について)「静電気力」<「電子の遠心力」となりうるからである。 その場合は、電子は楕円軌道をとると考えられる。(その楕円軌道に相当するものが p軌道やd軌道である。なお、円軌道がs軌道である)
 このようにして楕円軌道をとる場合、運動エネルギー順位Knの変動を伴う加速運動によって、光子が放出されることなると考えられる。
 しかし、「たとえ運動エネルギー順位Knが変化して、電子から光子が放出されたとしても、その光子は、エネルギーを持ち去らない(エネルギー非保存の所産である)」ので問題ないと考えられる。

円運動の場合
楕円運動の場合
(たとえ円運動に伴って加速していても)
運動エネルギー順位Knが増加していないので、
電子から光子が放出されることはない。
(前提〈1〉)
運動エネルギー順位Knの増加が生じるので、
電子から光子が放出されても、その光子は
エネルギーを持ち去らないので問題ない。
(前提〈3〉)

 すなわち、例えば、(加熱された)水素原子の中で電子が、3p軌道、3d軌道とっている場合、たとえ光子を放出していても安定的に存在できることになると考えられるのである。
 そして、それらの光子は、まさに、水素原子のスペクトルの一部として観測されると考えられる。


 以上より、次の結論に至る。


  結論1.12  「光子がエネルギーを持ち去らない」という前提でも、「原子のスペクトル」や「原子が安定に存在すること」を説明できる。

◎大改訂

  “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の前提1〜4について、ボーアの原子模型の場合とは、大きく異なる点を強調して再び示す。

 1.原子の中の電子の軌道角運動量mvr は、h/2πの1倍だけをとるとき、定常状態となり、光子を放出しない。

 2.原則として、「電磁気力<遠心力」(「陽子と電子に働く電磁気力」<「電子の遠心力」)であり、電子は、本来、常に、内側へ内側へと遷移して行こうとする傾向を持つ。
   (それは、「K<−U/2」と等価である。 K:運動エネルギー U:ポテンシャルエネルギー)

 3.「力学的エネルギー(E=K+U)」が保存する。 光子は、エネルギー非保存の所産である。(光子は、エネルギーを持ち去らない)。

 4. 運動エネルギー順位Knは、Kn=2π2k2me4/n2h2と定義する。
  (「vn2πke2/nh「λn=h/mv=nh2/2πmke2「rn=λn/2π=nh2/(2mke2」)



 これらの前提により、ボーアの原子模型の場合との違いが生まれる。

 ・「電子の運動エネルギー順位Knを中心に据えた原子模型」以外は、考えることができない。

 ・電子の運動エネルギー順位Knの上昇(by電子の加速)に伴って、(エネルギー非保存の所産として)光子が放出されると説明される。
  逆に言えば、「(たとえ加速していても)運動エネルギー順位Knが変化しない限り、電子から光子が放出されることはない」ということになる。
  この「電子の運動エネルギー順位Knの変化」に伴う光子の放出の説明は、「“電荷の加速運動”にともなう電磁波(光子の集合)の放出」についての説明とも統合されうる。

 ・電子の力学的エネルギーE(=Kn+Un)は、一定となるので、「(力学的)エネルギー順位En=−2π2k2me4/h2・1/n2)のようなもの」は、定義できない。
  (力学的エネルギーEは定数となるので、電磁場のポテンシャルエネルギーUnが、「Un=E−KnE−2k2me4/h2・1/n2」と定義できることになる)

 ・E=Kn+Un が一定であるので、ΔK=−ΔUが成り立ち、電磁場のポテンシャルエルギーUnの減少分を利用して運動エネルギーKnが増加できる。
  つまり、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)においては、「例えば、どのようなしくみで、電子の運動エネルギー順位が上がるのか」について、「電磁場のポテンシャルエネルギーを利用した電子の加速が原因で、電子の運動エネルギー順位が上がる」と明言できる。
 すなわち──
 原則として、「陽子と電子の間に働く電磁気力」>「電子の遠心力」
 →電磁場のポテンシャルエネルギーを利用した、「運動エネルギー順位の上昇」(by「電子の加速」)
 →「一部(特定の振動数の)の仮想光子がはぎとられる」
 →「(特定の振動数の)光子の放出」
 のように 「光子が、放出されるしくみ」が、はっきり説明できる。

 ・「陽子と電子の間に働く電磁気力」>「電子の遠心力」であるので、原子の中の電子は、原則として、より内側の殻へ、より内側の殻へと落ちていきやすい傾向を持つ。
  この「電子が、原則として、より内側の殻へと落ちていきやすい傾向」があるからこそ、最内殻から順にうまっていく傾向が生まれるのであり、実在するような(より原子番号の大きな)様々な原子が創発できると考えられる。
  なお、それでも、すべて落ちていかないのは、パウリの排他律をはじめ、ほかの理由があるからである。(→結果3、4 電子の波動性が生じるしくみ)。

※『原則として、「陽子と電子の間に働く電磁気力」>「電子の遠心力」』とは、内側の電子殻が満ちていない限りという意味である。
 内側の電子殻が満ちている場合、「陽子と電子の間に働く電磁気力」<「電子の遠心力」となりうる。 その結果、電子は、楕円軌道をとりうる。
 その楕円軌道に相当するものが p軌道やd軌道である。(なお、円軌道がs軌道である)
 ビリアル定理は、あくまで、トータルの長時間平均として成立するものであり、『常に、「陽子と電子の間に働く電磁気力」=「電子の遠心力」であること』を要求するものではない。
 「楕円軌道をとるならば、加速&減速を含むことになり、光子が放出してしまう」という問題が生じると考えられないこともない。
 しかし、(たとえ加速や減速があっても)「運動エネルギー順位Knが変化しない限り、電子から光子が放出されることはない」という説明により、その問題を回避できる。
 すなわち、例えば、3s軌道、3p軌道、3d軌道は、いずれも、電子の運動エネルギー順位K3の所産であり続ければ、いずれも、光子を放出しないことになるのである。
 (→結果4)



※原子が、hνのエネルギーを持つ光子を吸収する場合は──
 逆に、『電磁場のポテンシャルエネルギーを利用した電子の減速が原因で、電子の運動エネルギー順位が下がる』という効果が生じると考えられる。
 すなわち、光子が、原子の中の電子に作用すると、瞬間的に電子を加速し、運動の向きを変える。
 (光子の粒子性による。 この場合は、“光子の運動量”が作用することによって、加速する(運動の方向を変える)と考えられる→コンプトン効果とともに下記で説明)
 この電子の加速は、「運動エネルギー順位」を上昇することに使われず、「電磁ポテンシャルエネルギー順位」に使われたからこそ、「光子のエネルギーが吸収されたように見える」形になったと考えられる。
 その瞬間的に加速した電子は、運動の向きを変えて楕円軌道を進み始める。 その電磁場のポテンシャルエネルギーを利用して減速し、その電子の運動エネルギー順位を下げる。
 その過程で、「電子は、減速して運動エネルギー順位Kmを下げ続けると同時に、電磁場のポテンシャルエネルギー順位Umを上げ続ける(すなわち、外側の軌道に移り続ける)。
 なぜなら、電子の力学的エネルギーE(=Km+Um)は一定となるからである。
 ふつうは、それ以上、外側の軌道に移れなくなった電子は、その後、速やかに、光子を放出しながら、内側の軌道に戻ってくる。
 (このとき放出される光子は、エネルギー非保存の所産である)
 もし、光子のエネルギーhνの値が、一定の値を越えていれば、電子は、原子核の束縛を完全に逃れ、外に飛び出すであろう。
 まさに、その現象が、「Kmax=hν−W」の式で示される“光電効果”に相当すると考えるとつじつまが合う。



 このように、 電子の運動エネルギー順位Knのみを中心にして(『hν=Km−Kn (n>m)』の式のみを使って)、「電子の運動エネルギー順位Knの変化(by“電子の加速”)が原因となって、エネルギーhνの光子が、エネルギー保存則を破って生じる」と説明するような原子模型を「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」と呼ぶこととする。

 従来の「ボーアの原子模型」との比較を以下の表に示す。

「ボーアの原子模型」
「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」
中心に据えることのできるもの
電子の「エネルギー順位」
(電子の力学的エネルギーE=K+U)
En=−2π2k2me4/h2・1/n2

電子の「運動エネルギー順位」
Kn=2π2k2me4/h2・1/n2
電子の「運動エネルギー順位」のみ
Kn=2π2k2me4/h2・1/n2
保存しているもの
光子のエネルギーを含めた全エネルギー
E(=K+U)+hν
電子の力学的エネルギーE=K+U
光子のエネルギー
光子は、エネルギー保存の所産

光子がエネルギーを持ち去る
光子は、エネルギー非保存の所産

光子は、エネルギーを持ち去らない
光子が放出される
しくみ(原因)
電子の「エネルギー順位」が変化する原因
「運動エネルギー順位」が変化する原因
ともに、あいまい。
(式は、 『hν=En−Em(n>m)』
or『hν=Km−Kn(n>m)』だが…)
電子の「運動エネルギー順位 Kn」の上昇
(by電磁場のポテンシャルエネルギー、光子の作用)
式は、ともに、『hν=Km−Kn(n>m)』
統合性、一貫性
低い
高い

一般に、“電荷の加速(or減速)”によって
光子が放出されることと統合できる

重力子がエネルギー非保存の所産であること、
重力子がエネルギーを持ち去らないことと統合できる

仮想光子がエネルギー非保存の所産であることと統合できる
陽子と電子に働く電磁気力
と遠心力の関係
常に
「陽子と電子の間に働く電磁気力」=「遠心力」
ke2/r2=mv2/r
原則として
「陽子と電子の間に働く静電気力」>「遠心力」
(ke2/r2>mv2/r)
(内側の電子殻が満ちていない限り成立)

内側の電子殻が満ちてしまうと
「陽子と電子の間に働く静電気力」<「遠心力」
ともなりうる。→その結果、楕円軌道も生じる。

※あくまで、トータルの長時間平均として、
ビリアル定理が成立
「電子が、より内側の殻へと
落ちていきやすい傾向」
「電子が、最内殻から順に
うまっていく傾向」
説明できない
説明できる
リュードベリー定数R
ともに、導出できる



 このように、“電子の運動エネルギー順位”を中心に据えて「電荷の加速(or減速)によって光子が放出(or吸収)される」「光子はエネルギー非保存の所産である」と考える「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」には、大きな矛盾がないだけでなく──  例えば、『「陽子と電子の間に働く静電気力」>「電子の遠心力」により、電子は、最内殻から順にうまっていく傾向があること説明できる』というメリットや、統合性や一貫性が高い(重力波、仮想光子… と調和している)というメリットがある。


 以上の説明は、「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」は、“電子の運動エネルギー順位”や“電子の電磁ポテンシャルエネルギー順位”が変化だけで、光子が放出されたり、光子の作用を吸収したりするのを説明するのに十分であり、全エネルギーEの変化、および、光子による“エネルギーの持ち去り”を考えなくてすむことを示しているのである。


 このことは、原子核にとらわれていても、いなくても(自由粒子であっても)、あらゆる電荷は、少なくとも、“運動エネルギー順位”を持ち続けていることを示唆していることを示唆しているように思われる。



※電磁波(光子の総和)が放出されるしくみとして、次のものがある。

   1.加速される電荷による放射(シンクロトロン放射…)
   2.電気双極子放射
   3.原子による光放射

(参考 『ヘクト光学 I ─基礎と幾何光学─』(Eugene Hecht著、尾崎義治・朝倉利光訳 丸善株式会社)の電磁放射(p92-))

 「3.原子による光放射」は、上の説明したように、「“電荷の加速”に伴う“電子の運動エネルギー順位の上昇”によって、電磁波(光子の総和)が放出される」として説明できる。
 「1.加速される電荷による放射(シンクロトロン放射…)」と同様に、「“電荷の加速”に伴う“電子の運動エネルギー順位の上昇”によって、説明できると思われる。(詳細な検討は、今後の課題である)
 「2.電気双極子放射」については、ふつう、電気力線がちぎれてとびさっていく図で説明されている。
 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によると、電気力線は、“仮想光子の総和”の所産である。 そして、一方で、電気双極子を周期的に振動(単振動)させることは、電荷を加速(&減速)させることの一種である。 このことは、「2.電気双極子放射」についても、「“電荷の加速”に伴う“電子の運動エネルギー順位の上昇”によって、電磁波(光子の総和)が放出される」として、説明できることを示していると考えられる。
 よって、これら3つすべて、「“電荷の運動エネルギー順位の上昇”を伴う“電荷の加速”」による「仮想光子のはぎとり」によって説明できるかもしれないことになる。
 すなわち、このことは、「“電荷の運動エネルギー順位の上昇”を伴う“電荷の加速”」による「仮想光子のはぎとり」だけによって、あらゆる光子、および電磁波(光子の集合)の放出を説明できる』という考えを支持していることになる。 詳細な検討は、今後の課題である。




※「“電荷の加速”に伴う“電子の運動エネルギー順位の上昇”によって、電磁波(光子の総和)が放出される」
 「“電荷の加速”に伴う“電子の電磁ポテンシャルエネルギー順位の上昇”によって、ときに、光子が放出されたように見える」
 なお、「“電荷の運動エネルギー順位の低下”を伴う“電荷の減速”」によって、「仮想光子のはぎとり」は、起こらないのだろうか? 起こらないとすれば、どのようなしくみによるのだろうか? 詳細な検討は、今後の課題である。


※電子は、加速(or減速)しても、特定の“電子の運動エネルギー順位”で運動している限り(一定の波長で運動し続けている限り)、光子を放出しないことになる。
 このしくみにより、電磁が“定常状態”で光子を放出しない理由を説明できる。(→結果3、結果4)


※光子と電子が衝突する過程は、「光電効果」や 「コンプトン効果」を支える。 


 単に「原子のスペクトル」や「原子が安定に存在すること」を説明できるだけではない。
 「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」には、他にも、いくつかのメリットがある。 整理すると次のようになる。

〈1〉ボーアの原子模型が持っている、あいまいさや奇妙さの一部を解消できる。
  例えば、(電子に対して働く力が)「静電気力=遠心力」であるという条件の中で、「どのようなしくみで、エネルギー順位が変わるのか」、「光子が、どのようなしくみで放出されるのか」がはっきりしないこと、すなわち、「光子の放出」と「エネルギー順位を変えること」のどちらが原因で、どちらが結果なのかがはっきりしないことを解消できる。
  すなわち、「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」によれば──

  原則として(電子に働く力について)「静電気力」>「電子の遠心力」
 →電磁場のポテンシャルエネルギーを利用した電子の加速(「運動エネルギー順位の上昇」)
 →「その電子の加速に応じた一部(特定の振動数の)の仮想光子の剥ぎ取り」
 →「(特定の振動数の)光子の放出」

 のように 「光子が放出されるしくみ」が、比較的はっきりと説明できる。
  つまり、少なくとも、次のような記述が示しているボーアの原子模型の奇妙さを解消できる。

『ボーアは、電子の量子飛躍には、非常に奇妙な性質があることに気づいた。飛躍している時の電子の所在については、何も言えないということだ軌道間の飛躍──エネルギー順位間の遷移──は、瞬間的に起こらなければならないさもないと、軌道から軌道へ移動する間に、電子はエネルギーを放出してしまうからだボーアの原子の内部では、電子は軌道と軌道のあいだの空間には存在することができない。電子はまるで魔法のように、ある軌道上から消えた瞬間、別の軌道に姿を表すのだ』(p.146 『量子革命』 下線は、筆者による)


〈2〉統合性が高まる。
  原子核の中の電子のみならず、原子核の外にある自由電子にも応用できる。
  すなわち、「原子による光放射」のみならず、電磁波の「加速される電荷による放射(シンクロトロン放射…)」の説明を含めて、応用範囲が広い。
  このことは、原子核にとらわれていても、いなくても(自由粒子であっても)、電子は、ある程度“運動エネルギー順位Kn[J]”を持ち続けていることを示唆しているように思われる。(ある程度、光速に近づくと“運動エネルギー順位Kn[J]”を失うと考えられる。詳細な検討は、今後の課題である)

 ※なお、「仮想光子の剥ぎ取り」に注目すれば、より広い範囲を統合的に説明できる。
  電磁波(光子の総和として創発)が放出されるしくみとして、少なくとも次のものがあるのだった。

   1.『加速される電荷による放射(シンクロトロン放射…)』
   2.『電気双極子放射』
   3.『原子による光放射』

(参考 『ヘクト光学 I ─基礎と幾何光学─』(Eugene Hecht著、尾崎義治・朝倉利光訳 丸善株式会社)
 の電磁放射についてのページ(p92-103))

 1.『加速される電荷による放射(シンクロトロン放射…)』と、3.『原子による光放射』は、ともに、「“電荷の加速”((例えば“電子の運動エネルギー順位Kn[J]の上昇”)に伴う仮想光子の剥ぎ取りによる、電磁波(光子の総和)が放出」として説明できる。
 そして、2.『電気双極子放射』についても、結局は、「仮想光子の剥ぎ取り」で説明できる。 (→《電気双極子の振動に伴う放射について》
 つまり、これら3つすべては、「仮想光子の剥ぎ取り」によって説明できることになる。

 なお、「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」における「電子の加速運動によって放出され電磁波(光子の総和)は、エネルギーを持ち去らない」という説明は、「質量の加速運動によって放出される重力波(重力子の総和)がエネルギーを持ち去らない」という説明と統合できるものである。

〈3〉自然(nature)との調和性が高まる。
  「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」における水素原子の半径は、ボーア半径の2倍であることは、(観測&計算から導かれた)水素原子のファンデルワールス半径(≒1.2Å)により近いという意味において、より自然(nature)と調和していることを示しているように思われる。(詳細な検討は、今後の課題である)


 このように、“電子の運動エネルギー順位Kn[J]”を主役に据えて「電荷の加速に伴って光子が放出される(仮想光子が剥ぎ取られる)」「光子はエネルギーを持ち去らない(光子はエネルギー非保存の所産である)」と考える「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」には、大きな矛盾がないだけでなく──  例えば、『「静電気力」>「遠心力」により、電子は、最内殻から順にうまっていく傾向があること説明できる』というメリットや、統合性や一貫性が高い(重力波、仮想光子… と調和している)ことを含め、様々なメリットがある。



 ボーアの原子模型(従来の物理学)と「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」を比較整理すると次のようになる。

ボーアの原子模型
(従来の物理学)
「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)
の原子模型」
原子のスペクトルにおける
“光子によるエネルギーの持ち去り”
ある
ない
光子のエネルギーを含めた
エネルギー
保存する
(ゆえに、E(=K+U)+hν[J]が保存する)
保存しない
( 光子は、エネルギーを持ち去らない)
電子の力学的エネルギー
(運動エネルギーK[J]
+電磁場のポテンシャルエネルギーU[J])
保存しない
( 光子が、エネルギーを持ち去ってしまう)
保存する
(E=K+U[J]が保存する。
ゆえに、ΔK=−ΔU[J])
光子の解釈
『この光子は、電子の全エネルギー順位En[J]の低下分
に相当する“エネルギーを持ち去る”』
 『この光子は、電子の加速運動(運動エネルギー順位Kn[J]の上昇)に伴う
「剥ぎ取られた仮想光子」である』

仮想光子がエネルギー非保存の所産である以上
この光子はエネルギーを持ち去らない
(電子に働く)
静電気力と遠心力の関係
常に、静電気力=遠心力
(ゆえに、ke2/r2=mv2/r[N]より、−U/2=K[J])
原則として
静電気力>遠心力
(ke2/r2[N]>mv2/r[N])

電子にエネルギーが加えられると
「静電気力」<「遠心力」ともなりうる。
→その結果、楕円軌道も生じうる。
「電子が、より内側の殻へと
落ちていきやすい傾向」
「電子が、最内殻から順に
うまっていく傾向」
説明できない
説明できる
中心に据えるもの
電子の「エネルギー順位」
(電子の力学的エネルギーE=K+U[J])
En=−2π2k2me4/h2・1/n2[J]
電子の「運動エネルギー順位」
Kn2π2k2me4/h2・1/n2[J]
根拠となる数式
hν=En−Em(n>m)=Km−Kn(n>m)[J]
=Un/2−Um/2(n>m)[J]
(Kn=2π2k2me4/h2・1/n2[J])
(Un=−4π2k2me4/h2・1/n2[J])
(Kn=−Un/2[J])
hν=Km−Kn(n>m)[J]
=Un−Um(n>m)[J]
(Kn=2π2k2me4/h2・1/n2)[J]
(Un=−2π2k2me4/h2・1/n2[J])
(Kn=E−Un[J])
半径rn[m]
rn=h2n2/4π2kme2[m]
rn=h2n2/2π2kme2[m]
水素原子の半径[m]
ボーア半径(≒0.53Å[m])

ボーア半径の2倍(≒1.06Å[m])

※水素原子のファンデルワールス半径は、1.2Å[m]
光子が放出される
しくみ(原因)
電子の「エネルギー順位」が変化する原因は、
あいまい。
電子の「運動エネルギー順位 Kn」の上昇
(by電磁場のポテンシャルエネルギー)
リュードベリー定数R
ともに、導出できる
統合性、一貫性
低い
高い

(放射光を含め)一般に、“電荷の加速”に伴って
光子が放出されることと統合できる
仮想光子や重力子がエネルギー非保存の所産であること
(エネルギーを持ち去らないこと)と統合できる




 ※「“電荷の運動エネルギー順位の上昇”に伴う“電荷の加速”」によって光子の放出(「仮想光子の剥ぎ取り」)が起こるように、「“電荷の運動エネルギー順位の低下”に伴う“電荷の減速”」によって、光子の放出(「仮想光子の剥ぎ取り」)は起こらないのだろうか? 仮に起こったとしても観測と矛盾していないという可能性はないだろうか? (あるいは、もし起こらないとすれば、加速する時だけ「仮想光子の剥ぎ取り」が起きるのは、どのようなしくみによるのだろうか?) 詳細な検討は、今後の課題である。

 また、「“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原子模型」の前提は、「光子の吸収」について次のように説明する。 ただし、課題も多いようである。

『(仮想光子は電子に再吸収されるが、いったん剥ぎ取られて生じた、ふつうの)光子は、本来、電子と完全弾性衝突するだけである。
  光子との衝突は、ときに(内側の軌道を進んでいた)電子を外側の軌道へと変化させる。その際、電子は、蓄えられる電磁場のポテンシャルエネルギー順位Umを上げると同時に、減速して運動エネルギー順位Kmを下げる。「電子の力学的エネルギーE(=Km+Um)は保存される(一定となる)」からである。この過程で、光子は電子の軌道を変化させることしかしていない。この過程では、光子は、エネルギーを与えていない(減らしていない)ので、同じエネルギーhν[J]を持ったまま、飛び去るであろう。つまり、この過程では、「光子の吸収」は存在していない。
 外側の軌道に移った電子は、ふつう、その後、速やかに、hν[J]のエネルギーを持つ光子を放出しながら(自然放出しながら)内側の軌道に戻ってくる。(この光子は、エネルギー非保存の所産であり、やはり、エネルギーを持ち去っていない)
 (以上だけなら、ここで起きている現象は、トータルで見ると「誘導放出」と似たような現象であることになる。本来、「誘導放出」は、外側に軌道にある電子に、光子が衝突して、新たに1つの光子が放出される現象であるが、ここでは、逆に、内側の軌道にある電子に光子が衝突して、新たに1つの光子が放出されている。
  ただし、もし、“電荷の減速”によっても光子が放出されるのならば、内側の軌道にある電子に光子が衝突することによって、新たに2つの光子が放出さることになる。 そのようなことはありうるのだろうか? 詳細な検討は、今後の課題である)

 電子と光子との衝突は、ときに、光子のエネルギーを失わせ(光子の振動数を減らし)、電子の運動エネルギーを増加させる。これが、コンプトン効果である。(→《コンプトン効果について》)この過程では、光子のエネルギーの一部が、電子に吸収されたと見なすことができる。
 もし、光子のエネルギーhν[J]の値が十分大きければ、電子は、原子核の束縛を完全に逃れ、外に飛び出すであろう。
 まさに、その現象が、「Kmax=hν−W」の式で示される“光電効果”に相当すると考えられる。

 一方、原子吸光分析は、「(その振動数の)光子が吸収された」ことを観測していると言うよりも、「(その振動数の)光子だけが散乱されてしまった(or一部のエネルギーを失ってしまった)」ことをを観測していると言う方が正確なように思われる。(詳細な検討は、今後の課題である)』





《コンプトン効果について》

 光子と電子が衝突する過程は、「光電効果」や 「コンプトン効果」を支える。




《コンプトン効果について》
この過程、すなわち、光子の粒子性により、光子(“光子の運動量”)が、原子の中の電子に作用し、瞬間的に電子を加速し、運動の向きを変える過程は、「電荷の加速に伴う“電子の運動エネルギー順位の上昇”よって光子が放出される」「光子はエネルギー非保存の所産である」ということと、趣が異なるようである。
 光子と電子が衝突する過程ついて、コンプトン効果を例にして、下で説明する。
→ この光子と電子が衝突する過程ついて、コンプトン効果を例にして、下で説明する。
◎  素スピノールが、0度転回したときと、360度転回したときが、転回に伴う運動量pが最小になる。
→  素スピノールが、転回を始める寸前(0度の転回時に相当)と、転回を終えた瞬間(360度の転回時に相当)が、転回に伴う運動量pが最小になる。
◎ こをふまえて、コンプトン効果についての次の記述をみてみる。
→ この「光子の運動量」の描像をふまえて、コンプトン効果についての次の記述を読んでみる。

◎   すなわち、光子の運動量(素スピノール1つが持つ運動量)が、電子の運動量と、衝突することに互いに運動量を変化させる光子と電子が衝突する瞬間は“時空が連続である”ので、ネーターの定理により、運動量保存則も、運動量保存則も成立する。
→ 光子(光子を構成する素スピノール1つ)と電子(厳密には電子を構成する素スピノール1つ?(詳細な検討は、今後の課題である))が衝突することによって互いに運動量を変化させる瞬間に移動できる範囲では(原始ヒッグス場ユニット(PHU)よりも小さい移動範囲では)“時空が連続である”ので、ネーターの定理により、衝突の前後で、運動量保存則もエネルギー保存則も成立すると考えられる
◎削除 

 以上の説明により、電荷や質量について、より統一的に理解できる。

電荷
質量
加速によって
放出するもの
電磁波(光子の集合)
重力波(重力子の集合)
主な加速(or減速)の原因
電磁場のポテンシャルエネルギー

※重力場のポテンシャルエネルギーが
加速(or減速)の原因になることもありうる。
重力場のポテンシャルエネルギー

※電磁場のポテンシャルエネルギーが
加速(or減速)の原因になることもありうる。
静止状態(等速運動)
の間のふるまい
仮想光子の放出&再吸収を繰り返し続け
電場や磁場を創発している
重力子の放出を続け、
重力場を創発している
定義
仮想光子の放出源として働き続ける能力
重力子の放出源として働き続ける能力
エネルギーの大きさ
aQc2[J]
Mc2[J]
放射するもの
エネルギー
電磁波も、光子も、仮想光子も、
エネルギー非保存の所産
重力波、重力子も、
エネルギー非保存の所産


 ※ネーターの定理は、時空が連続である時に限って、保存則(エネルギー保存則、運動量保存則)が成立することを示している。
  時空が不連続であることを前提にしている“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)において、重力子や光子(仮想光子)、そして、それらの集合である、重力波や電磁波が、エネルギー非保存則の所産であると説明されていることは、ネーターの定理と調和している。 →《一般相対性理論とエネルギー保存則について》


 ※「(仮想光子と同様に)光子も電磁波(光子の総和として創発)も、エネルギーを持ち去らない(エネルギー非保存の所産である)」ことにもとづくと、『太陽の光度が1億年ごとに1%ずつ増してきている』という事実を、より自然に説明しなおすことができるように思われる。
  水素の核融合が進んでも、「太陽から放射される光子や電磁波がエネルギーを持ち去らない」ので、熱エネルギー(水素やヘリウムの運動エネルギー)が増す一方となる結果、光度が増加すると考えられるからである。
  もし太陽から放射される光子や電磁波が本当にエネルギーを持ち去るのだったら、『熱エネルギー(水素やヘリウムの運動エネルギー)が減る一方となる(&ヘリウムという不純物が増える一方となる)結果、核融合の効率が低下するので、光度は減少してしまうはずである』と考えるのが、本来は自然であるように思われる。 詳細な検討は、今後の課題である。

◎  光電効果の際に、光子と電子が衝突する際も、同様なしくみ成立すると考えられる。
→ 光電効果において光子と電子が衝突する際も、同様なしくみ成立していると考えられる。


《熱放射について》

◎大改訂
  「電磁波も、光子も、仮想光子も、エネルギー非保存の所産である」ということは、地球から放射される赤外線放射(熱放射)も、実は、エネルギーを持ち去らないということに他ならない。
  そうだとすると、地球の蓄えるエネルギーが高まり続け、“灼熱地獄”状態となってしまうと考えてしまうかもしれないが、実際は、そうなっていない。
  そのことについての説明の候補は、次の2つである。

 1.熱運動に伴う広い周波数範囲での熱放射は、エネルギーの増減に関係なく、原子どうしのランダムな衝突(相互作用)による「最外殻電子の軌道運動のランダムな逸脱」によって生じ──  光源に近づく方向に運動している原子や分子が光子の衝突によって減速する一方、光源から遠ざかる方向に運動している原子や分子の速度は、光子の衝突によってほぼ変化しない結果、熱的平衡状態に至る。

 2.ある運動エネルギーと負の仕事(その運動方向と逆向きに働き、その運動エネルギーを減少させるような仕事)のペアは、互いに消滅する。



 1.熱運動に伴う広い周波数範囲での熱放射は、エネルギーの増減に関係なく、原子どうしのランダムな衝突(相互作用)による「最外殻電子の軌道運動のランダムな逸脱」によって生じ──  光源に近づく方向に運動している原子や分子が光子の衝突によって減速する一方、光源から遠ざかる方向に運動している原子や分子の速度は、光子の衝突によってほぼ変化しない結果、熱的平衡状態に至る。


 次の記述から、熱放射において、「最外殻電子の軌道運動」の変化が最も重要であることがわかる。

 『原子の集団を考えた場合、低温では多くの原子は基底状態にあるが、徐々に温度が高くなると、原子間の衝突によって徐々により多くの原子が励起状態になっていく。このような機構は、比較的穏やかな励起と分類され、グロー放電、炎、火花などで生じ、最も外側にある対になっていない価電子のみにエネルギーを与える。可視光とその近くの赤外線や紫外線の光の放出をもたらす、このような外側の電子の推移に、まずは注目していこう』
 (p101 『ヘクト光学 I ─基礎と幾何光学─ OPTICS,4th edition』  下線は、筆者による) 

 そして、さらに、次の記述は、固体(例えば、黒体)を構成する、原子や分子の熱運動に伴うランダムな衝突が、広い周波数範囲での熱放射を生んでいることがわかる。
 『一つの原子、あるいは原子間にほとんど相互作用のない低圧ガスからの放出光のスペクトルは、何本かの鋭い線、すなわち、原子に固有の周波数特性でできている。もっとも、原子の運動や衝突などからの放射による、ある程度の周波数広がりは常にあり、各線は、厳密には単色ではない。しかし一般に、一つのレベルから他のレベルへの原子の遷移は、明確な狭い周波数範囲の光放出で特徴づけられる。一方、原子どうしが互いに相互作用している固体や液体からの放射光スペクトルは、広い周波数帯になっている二つの原子が接近すると、互いに影響し合って、それぞれがもっている離散的なエネルギーが少しずつ変化する。固体中では、互いに相互作用している多数の原子は、膨大な数の変化したレベルを生み出し、実効的にもとのレベルを広げて連続的な帯構造を生成する。このような性質を持つ物質は、広い周波数範囲で放出・吸収を行う』
 (p103 『ヘクト光学 I ─基礎と幾何光学─ OPTICS,4th edition』  下線は、筆者による) 

 以上をふまえて、ある絶対0度の固体に、熱放射によって届く、およそ“0.1μmから100μmの波長範囲にある”電磁波(参考 p.107 『熱の流れ』 八田夏夫著)があたり続けることを考えよう。
 当然、光子が衝突することにより、固体を構成する多くの(静止していた)原子や分子は、ランダムな熱運動を始める。
 ある温度に達すると、熱的平衡状態となり、運動を開始する原子や分子の総数の増加は止まる。

 このことは、これまで、“熱放射がエネルギーを持ち去る”という前提で説明されてきた。
 果たして、このことを、“熱放射がエネルギーを持ち去らない”という前提でも説明できるだろうか?
 できる。 それは、次のようなものである。

 この熱的平衡状態において、たとえ、“熱放射がエネルギーを持ち去らなくとも”、(静止していた)原子や分子の運動エネルギーを増加させる光子の衝突と、原子や分子運動エネルギーを減少させる光子の衝突が釣り合うことになると考えられる。
 なぜなら、光源に近づく方向に運動している原子や分子が減速する一方(光子の衝突によって、原子や分子の運動エネルギーが減少する一方)、光源から遠ざかる方向に運動している原子や分子の速度は、ほぼ変化しないからである。

※このあたりのことは、下の記述を含めて、『ヘクト光学 I』における『光冷却』に関する記述&図(p103-104)が参考になる。
 『以上に比べ、光源から遠ざかるように反対方向に運動している原子は、〜、吸収はほとんどしないかあるいはまったく生じない。したがって、運動量を得ることもない』
 (p104 『ヘクト光学 I ─基礎と幾何光学─ OPTICS,4th edition』) 


 熱運動、すなわち、原子や分子どうしがランダムに衝突(相互作用)することによって、「最外殻電子の軌道運動」も、ランダムに逸脱する(外側の軌道に一時的にランダムに移る)だろう。 なぜなら、定常状態に至る必要がないからである(なお、原子模型において、スペクトルが飛び飛びとなるのは、定常状態となることを前提としているからこそのものであった)。 そして、ランダムに逸脱した(外側の軌道に一時的に移った)「最外殻電子の軌道運動」が、速やかに、元の基底状態に戻ることの総和が、広い周波数での熱放射となるというように、うまく説明できるからである。

  なお、このランダムな衝突の際には、エネルギーを吸収することも、消失することもない。 すなわち、ランダムな衝突にともなって「最外殻電子の軌道運動」も、ランダムに逸脱する(外側の軌道に一時的にランダムに移る)際、力学的エネルギーが保存したままである。
  そして、すみやかに基底状態に戻る際に放出する光子は、Km−Kn=hνに従う、エネルギー非保存の所産である。
  よって、熱運動にともなって生じる、広い周波数での熱放射されるすべての過程で、力学的エネルギーが保存したままとなる。
  このことは、“熱放射(∈光子)は、エネルギーを持ち去らない”という前提であっても、「ある温度に達すると、熱的平衡状態となり、運動を開始する原子や分子の総数の増加は止まる」ことを意味する。
  すなわち、「(静止している)原子や分子の運動エネルギーを増加させる光子の衝突と、(主に光源に近づく方向に運動する)原子や分子運動エネルギーを減少させる光子の衝突が釣り合う」ことになる結果、たとえ、“光子によるエネルギーの持ち去り”がなくとも、温度が上がり続けることはないのである。

 以上より、“熱放射がエネルギーを持ち去らない”という前提でも、熱的平衡状態となることが説明できたことになる。
 こういった説明は、「光冷却」という現象を包含している説明である。
 また、以上の説明は、たとえ放射熱がエネルギーを持ち去らなくとも、地球がエネルギーを蓄え続けて灼熱地獄と化すことはないことを示している説明の1つである。



 ※なお、この“熱放射(∈光子)は、エネルギーを持ち去らない”という前提は、シュテファン=ボルツマンの法則(『ある温度Tを持つ黒体は、熱輻射(=熱放射)として、I =ρT 4 [W/m2]のエネルギーを放出する』)と、よく調和している。 (参考『シュテファン=ボルツマンの法則』Wikipedia)
 この場合、この式『I =ρT 4 [W/m2]』は、黒体から、1秒間に、1平方メートルあたり、熱放射(∈光子)として、放出されるエネルギーに相当する。
   ([W]=[J/s])
 “熱放射(∈光子)は、エネルギーを持ち去らない”のであれば、この式の理解は容易である。 1秒後であっても、2秒後であっても、温度が一定である限り、同じ熱放射(∈光子)は、エネルギーが放出され続けることになる。 もし、(伝導や対流によって)一切温度が変化しなければ、経過時間に比例した分だけ、熱放射(∈光子)のエネルギーが放出され続けることになる。
 しかし、逆に、本当に“熱放射(∈光子)が、エネルギーを持ち去る”のならば、この式の意味の理解は、とたんに困難になる。
 なぜなら、例えば、「0.1秒経過すると、熱放射(∈光子)によって、エネルギーが持ち去られる結果、温度が下がる。 0.2秒経過すると、先の0.1秒間の温度の低下に伴って、より小さなエネルギーだけが持ち去られて、より小さな温度だけ下がる。 0.3秒経過すると、先の0.2秒間の温度の低下に伴って、さらに小さなエネルギーだけが持ち去られて、より小さな温度だけ下がる。…」というように、熱放射(∈光子)によるエネルギーの持ち去りによって温度が下がることに伴い、時間経過とともに「熱放射(∈光子)のエネルギーの放出量」が減少し、1秒間に放出されるエネルギーである、『I =ρT 4 [W/m2]』が、何を意味しているのかわかならくなってしまうからである。
 つまり、本当に“熱放射(∈光子)が、エネルギーを持ち去る”のならば──  一定の温度T[K]のまま、1秒が経過することは、不可能であるので、『I =ρT 4 [W/m2]』という数式が、意味不明なものになってしまうのである。
 すなわち、“熱放射(∈光子)が、エネルギーを持ち去る”のならば、ある温度Tにおける、「熱放射(∈光子)のエネルギーの放出量」を、[W]=[J/s]を含む単位によって定義することは、無理のあることなのである。
 “1秒間における&ある温度Tにおける”熱放射のエネルギー量が、『I =ρT 4 [W/m2]』であるということは、ありえないのである。
 つまり、“熱放射(∈光子)が、エネルギーを持ち去る”という前提は、『I =ρT 4 [W/m2]』の式が、本当のところは、何を意味しているのかの理解を、とても困難にしてしまうのである。



 「熱放射(∈光子)による、エネルギーを持ち去らない」が正しい前提であるのなら、「高温の物体」の周囲を完全に断熱することが可能になれば、どんなに時間が経過しても温度が下がらないはずである。
 すなわち、(「熱放射(∈光子)による、エネルギーを持ち去らない」が正しい前提であるならば)もし「高温の物体」の温度の低下が観測されたなら、その原因は、「熱放射(∈光子)による、エネルギーを持ち去り」ではありえず、単に、「高温の物体」を構成する分子に対する、周囲の空気の分子の衝突(熱伝導&対流)による“熱の持ち去り”であったということになる。

 現在(2017年4月)、100%完全な真空を作り出す技術がない以上、その可能性はありうる。
人工で作り出せる真空状態は、10-11Pa程度であるこの圧力下でも1cm3に数千個の気体分子が存在することになる外宇宙と呼ばれる銀河と銀河の間でも気体分子は存在するとされている。』
 (Wilipedia 『真空』  下線は、筆者による)


 つまり、これまで100%完全な真空が作り出せていないということは──  これまで“熱放射によるエネルギーの持ち去り”によると解釈された、温度の低下現象のすべては、実は、「高温の物体」を構成する分子に対する、周囲の空気の分子の衝突(熱伝導&対流)による“熱の持ち去り”によって生じていたと解釈されてもしかたないことを意味する。
 すなわち、これまで100%完全な真空が作り出せていないということは──  これまで“熱放射によるエネルギーの持ち去り”そのものは、実質上は、検証されてこなかったことを意味するのである。  そのことは、たとえ下記のような計算数値と観測値が一致していたとしても変わらない。

『(4)放射伝熱

 T1およびT2 : 高温物体の表面および低温物体の表面の絶対温度[K]
 面A1およびA2 : 高温物体および低温物体の表面積[m4] とすると、放射によって低温物体から高温物に単位時間あたりに伝わる正味の熱量Qは次式で表される。 

  Q=σΦ12[T14−T24]A1= σΦ21[T14−T24]A2  [W]     (1・7)

 ここに、 σ=5.67×10-8W/(m2・K4): ステファン・ボルツマン定数
    Φ12、Φ21 : 物体表面の性状と系の形状によって決まる定数  』
 (『伝熱学の基礎』 吉田峻 理工学者 p.5)



 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、もし、「ある高温の物体は、100%完全な真空中に、浮かばせた状態」等、“周囲の分子との衝突を100%断った状態”を作ることができるのならば、(熱放射だけによって)温度が低下しないことを予測する。 (少なくとも思考実験では、低下しない)
 この予測を確かめる実験は、「光子が、エネルギーを持ち去らない」ということの検証する実験であると同時に、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)を検証する実験の1つになりうる。
 その検証実験がうまくいくかどうかは、将来、“100%完全な真空”を人工的に作ることができるがどうかに、かかっている。
 すなわち、もし、気体分子が1つも存在しないような“100%完全な真空”を人工的に作り出すことができるのであれば、「熱放射(∈光子)が、エネルギーを持ち去るのかどうか」、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)が正しいのかどうかを検証できる。(すなわち、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)が反証可能であることになる)
 しかし、逆に1つでも、気体分子が残っているならば、検証できない(反証できない)ことになる。
 すなわち、少なくとも、現在(2017年4月)の技術では、その検証が困難である。

人工で作り出せる真空状態は、10-11Pa程度であるこの圧力下でも1cm3に数千個の気体分子が存在することになる外宇宙と呼ばれる銀河と銀河の間でも気体分子は存在するとされている。』
 (Wilipedia 『真空』  下線は、筆者による)


 『外宇宙と呼ばれる銀河と銀河の間でも気体分子は存在する』のであれば、「真空に浮かぶ太陽」も、実は、「熱放射(∈光子)は、エネルギーを持ち去らない」ことを確かめられる天然の系の1つとしては、完全なものではなないことになる。
 しかし、完全ではなくとも、ある程度は、役立つと思われる。
 なぜなら、『太陽の光度が1億年ごとに1%ずつ増してきている』という事実は──  「光子が、エネルギーを持ち去る」という前提ではなく、「光子が、エネルギーを持ち去らない」という前提によってこそ、上手く説明できるからである。
 やはり、もし本当に、太陽からの熱放射(∈光子)が、本当にエネルギーを持ち去り続けているのだったら──  その分、ランダムな熱運動に伴うエネルギー(太陽の中の(まだ核融合していない)水素や(核融合の結果生じた)ヘリウムの運動エネルギー)が減る一方となり、なおかつ、水素の核融合が進むほどに燃料である水素が消費されて減少するにつれて(ヘリウムという不純物が増えるにつれて)核融合の効率が低下してしまう結果、太陽の光度(太陽の温度)は低下し続けてしまうはずであり、『太陽の光度が1億年ごとに1%ずつ増してきている』という事実を説明しにくい。
 逆に、水素どうしの核融合が進んでも、太陽からの熱放射(∈光子)がエネルギーを持ち去らないという前提であればこそ、(たとえ太陽の周囲にある、ごくわずかな気体分子による熱(エネルギー)の持ち去りがあったとしても)ランダムな熱運動に伴うエネルギー(太陽の中の(まだ核融合していない)水素や(核融合の結果生じた)ヘリウムの運動エネルギー)が増す一方となり、その結果、太陽の光度(太陽の温度)は光度が増加し続けると説明しやすいのである。 すなわち、(水素の)静止質量エネルギー(内部運動エネルギー)の一部が、“外部運動エネルギー(すなわち、熱の運動エネルギー)”に転換されて、ある程度蓄積する結果、太陽の光度(太陽の温度)が増すという考えの方が、『太陽の光度が1億年ごとに1%ずつ増してきている』という事実を説明しやすいのである。


2.ある運動エネルギーと負の仕事(その運動方向と逆向きに働き、その運動エネルギーを減少させるような仕事)のペアは、互いに消滅する。

 熱力学の第一法則、すなわち、エネルギー保存則は、ΔU=q+wで記述される。
  (ΔU:系の内部エネルギーの変化、q:系に加えられた熱、w:系に加えられた仕事)

 『ΔU=q+w』において、q=0 w=0 ならば、当然、ΔU=0 となる。
 このことは、ある系について、外界と物質や熱qのみならず、仕事wのやりとりが一切ない場合、エネルギーの総量は変化しないことを意味する。

 すなわち、『孤立系では、エネルギーの総量が変化しない』(ウィキペディア『エネルギーの保存』)のである。

 ※『孤立系は、外界とものもエネルギーも交換できない系である』(p.53『アトキンス物理化学要覧』 P.W.ATKINS著 千原秀昭・稲葉章訳)

 したがって、(孤立系の外からの)正の仕事によって、エネルギーは増える一方、(孤立系の外からの)負の仕事によってエネルギーは減る(消滅する)のである。
 そのことは、ΔU=q+wで記述される、熱力学の第一法則(エネルギー保存則)に従っていることである。


 例えば、スーパーマンが、はるか上空から地上に向かって、飛行機が自由落下してしまう危機を救う場面を考えてみよう。(参考 映画『スーパーマンリターンズ』)
 もし、スーパーマンがいなかったら、落下とともに飛行機に蓄えられ続ける大きな運動エネルギーは、地上に落下したとたん、大きな「飛行機を変形する仕事、熱、音…」に変換され、ガソリンの化学エネルギーの放出も加わって、大惨事になってしまっていただろう。
 そして、その後の振る舞いは、まさに、基本的に、熱力学の第一法則(エネルギー保存則)に従っているだろう。

 ところが、映画の中では、スーバーマンが登場し、スーパーマンは(飛行機の運動に対して)「負の仕事」をし、落下する飛行機を減速させた。 そして、そっと優しく、飛行機を地上におろし、大惨事がまぬがれた。
 このとき、何が起こっていたか? 飛行機が持っていた大きな運動エネルギーは、どこへいってしまったか?
 落下とともに飛行機に蓄えられた大きな運動エネルギーの大部分が、スーパーマンによる「負の仕事」によって、消滅したのである。
  (当然、厳密には、落下に伴って飛行機に蓄えられた運動エネルギーの一部だけは、音、小さな変形… などによって散逸するので、消滅しない)


 「落下する飛行機と、大気、地球」が孤立系であり、スーパーマンが外界から負の仕事を加えたと考えると、このことは、「孤立系の外界から、仕事が働けばエネルギーは変化する」ということに相当し、熱力学第一法則(エネルギー保存則)に従っていると言える。


 しかし、もし、「落下する飛行機と、大気、地球、スーパーマン」を含む系を孤立系と見なすならば、どうなるであろうか?
 この場合は、明らかに、「孤立系では、エネルギーが変化しない」という説明が、成立していないように思われる。
 なぜなら、このスーパーマンを含む孤立系において、「運動エネルギーの大部分と、負の仕事(その運動方向と逆向きに働き、運動エネルギーを減少させるような仕事)のペア」が消滅する結果、「孤立系のエネルギーが減少している」からである。



 このことは、『孤立系では、エネルギーの総量が変化しない』(ウィキペディア『エネルギーの保存』)に対する反例の1つ──  つまりは、ΔU=q+wで記述される熱力学第一法則(エネルギー保存則)に対する反例の1つに相当すると言えないだろうか?
 (エネルギー保存則については、「経験則にすぎないが、今まで反例が見つかったことがない」と、しばしば言われてきた)



 このような「孤立系の中におけるエネルギーの減少」が生じる状況は、映画に限らず、実は、様々な場面に存在する。

 例えば、リンゴを手で上に放り投げて、ふたたび手でキャッチする系を考えてみよう。(「リンゴ、地球、人、空気」を含む系を孤立系とみなしてみよう)
 リンゴが上に飛び上がるのは、身体(手、腕…)が、リンゴに対して、仕事をするからである。 その仕事は、筋肉の収縮によって行われる。筋肉の収縮のエネルギー源は、ATPが持つ化学エネルギー(ミクロのポテンシャルエネルギー)であり、そのエネルギーは、もとはといえば、太陽光のエネルギーに他ならなかった。(すなわち、ATPは、光合成を通じて作られたのだった)
 リンゴを手で上に放り投げる場合、このATPが持つ化学エネルギーは、一部(50%〜70%)は、(正の)仕事に変換され、一部(50%〜30%)は、熱として捨てられる。
 『骨格筋は、非常に効率よく化学エネルギーを機械的な仕事に変換する。自動車のエンジンはガソリンから得るエネルギーの80%〜90%までも熱にして浪費しているのに、骨格筋では熱にしているものは30〜50%にすぎない。
 筋収縮のエネルギーはATPの加水分解によって得られる〜』(『細胞の分子生物学 第2版』 p618) 

 この場合、リンゴを上に放り投げたあとに何もしなければ、エネルギーは保存され続ける(熱力学第一法則(エネルギー保存則)は成立し続けている)。
 すなわち、(ATPの化学エネルギーを利用した筋肉の収縮によって仕事されて)運動エネルギーを獲得したリンゴは、基本的には、力学的エネルギー保存則を満たしながら(重力ポテンシャルエネルギー+運動エネルギーが一定となりながら)運動を続け、ボールは、運動中、空気の抵抗(摩擦)によって、エネルギーを散逸し続け、最終的には、地面に落下する直前に持っていた運動エネルギーは、すべて「リンゴを変形するための仕事、音や熱…」に変換される。 (骨格筋の運動に伴って放出された熱も含めて)あらゆる散逸したエネルギーを考え合わせれば、エネルギーの合計は一定となり、エネルギーが保存されて続けている(熱力学第一法則(エネルギー保存則)は成立し続けている)。

 しかし、リンゴを上に投げた位置あたりで、その落下するリンゴを手で優しくキャッチする場合(リンゴに対して負の仕事をする場合)を考えてみよう。
 当然、下に落ちてくるリンゴが持っている運動エネルギーは、上に投げるときにリンゴに蓄えられる運動エネルギーにほぼ等しい。
  (なお、厳密には、リンゴの運動中、空気の抵抗(摩擦)によって、エネルギーが、わずかに散逸する)
 手でキャッチする場合にも、ATPのもつ化学エネルギーは、一部(50%〜70%)は、(負の)仕事に変換され、一部(50%〜30%)は、熱として捨てられる。
 この手でキャッチする過程において、「(ATPのもつ化学エネルギーから)変換された(負の)仕事」と「落下してくるリンゴの運動エネルギーの大部分」のペアは消滅する。
  (厳密には、一部のリンゴの運動エネルギーは、手でキャッチする際に、音、熱… などによって散逸する)

 式を使って示そう。

 リンゴを上に放出する際に、骨格筋がリンゴに加える仕事(リンゴにとって“正の仕事”に相当)を w骨格筋(放) とする。 リンゴを上に放出するため骨格筋が運動をする際に、骨格筋が熱として浪費したエネルギーを q骨格筋(放)とする。
 この際に消費されたATPの化学エネルギーを、EATP(放)、空気等の摩擦によって奪われるエネルギーをq摩擦熱(放)とすれば、
   EATP(放)= w骨格筋(放) + q骨格筋(放) + q摩擦熱(放)   ・・・(1)
となる。 
 放り投げられたリンゴが、放物線を描き、落下する際、空気の摩擦熱として奪われるエネルギーをq空気摩擦熱
とすると、キャッチされる直前のリンゴが持つ運動エネルギーKリンゴは、 Kリンゴ =w骨格筋(放) − q空気摩擦熱   ・・・(2) となる
 リンゴをキャッチする際に骨格筋がリンゴに加える仕事(リンゴにとっては“負の仕事”に相当)を w骨格筋(受) とする。 リンゴをキャッチするため骨格筋が運動をする際に、骨格筋が熱として浪費したエネルギーを q骨格筋(受)とする。
 この際に消費されたATPの化学エネルギーをEATP受、運動する手と空気の摩擦等によって奪われるエネルギーをq摩擦熱(受)とすれば、
   EATP(受)= w骨格筋(受) + q骨格筋(受) + q運動摩擦(受)   ・・・(3)
となる。
  リンゴをキャッチする際に生じる、音、摩擦…として散逸する熱をq音・摩擦擦(受)
とすると、  Kリンゴ =w骨格筋(受) + q音・摩擦擦(受)    ・・・(4)
 となる。
  以上の過程で、散逸したエネルギーの総和は、E散逸=q骨格筋(放) + q摩擦熱(放) + q空気摩擦熱+ q骨格筋(受) + q運動摩擦(受) + q音・摩擦擦(受)   ・・・(5)
である。
 「運動エネルギーの大部分と、負の仕事(その運動方向と逆向きに働き、運動エネルギーを減少させるような仕事)のペア」として消滅したエネルギーE消滅は、
     E消滅=(運動エネルギーの大部分)+ 負の仕事(その運動方向と逆向きに働き、運動エネルギーを減少させるような仕事)
         
=(Kリンゴ − q音・摩擦擦(受))+ w骨格筋(受)     ((4)を使用)
         
=(Kリンゴ − q音・摩擦擦(受))+ (EATP(受)− q骨格筋(受) − q運動摩擦(受))    ((3)を使用)
         
=(w骨格筋(放) − q空気摩擦熱  −  q音・摩擦擦(受)) + (EATP(受)− q骨格筋(受) − q運動摩擦(受))    ((2)を使用)
        = (EATP(放)−  q骨格筋(放) − q摩擦熱(放) − q空気摩擦熱− q音・摩擦擦(受))  + (EATP(受)− q骨格筋(受) − q運動摩擦(受)
            ((1)を使用)
        = (EATP(放)+EATP(受)) −E散逸    ((5)を使用)
 となる。
  この式は、骨格筋の運動(放り上げる&受け止める)を引き起こすATPの化学エネルギーから、熱として散逸したすべてのエネルギーを除いた部分が、完全に消滅することを意味している。 (なお、このE消滅の値が正であることは、容易に確認できる)
  すなわち、この式は、「手でキャッチすることによって、リンゴは、結局、元の状態に戻ったのだから、散逸エネルギー以外のエネルギーが減っていない」ということにもならないことを意味している。
  なぜなら、手や腕(骨格筋)の運動にともなって、ATPの化学エネルギーが減少しており(消費されており)、
   「減少した(消費された)ATPの化学エネルギー」>「熱、空気との摩擦、音などの、あらゆる散逸するエネルギー」
  となっているからである。

  ATPの化学エネルギーの起源は、そもそも、太陽光のエネルギーであった。
  その太陽から得たエネルギーの一部は、熱とはならずに、完全に消滅するのである。

 つまり、リンゴを上に放り上げて再びキャッチする過程で、熱、空気との摩擦、音などの、あらゆる散逸するエネルギーを考慮しても、部分的には、エネルギーが完全に消滅するのである。
 すなわち、「リンゴ、地球、人、空気」を含む孤立系において、エネルギーが減少しているのである。
 このことは、この「リンゴ、地球、人、空気」を含む孤立系において、熱力学第一法則(エネルギー保存則)は成立し続けていないことを意味している。

 ※なお、「リンゴ、地球、空気」を孤立系と見なし、「人」がリンゴに与える仕事を外力とみなせば、熱力学第一法則(エネルギー保存則)は成立し続けていると言える。



 他にも、孤立系の中で──  例えば、「反復横跳びをする。キャッチボールする。縄跳びをする。自転車をこいで加速しブレーキをかけて停止する。手を振る。走る。歩いて往復する。自動車を運転する(アクセルとブレーキで加速と減速を繰り返す)。…」ということがあると、いずれも、ある運動エネルギーと、それに対する“負の仕事”の作用によって、エネルギーは部分的に完全に消滅するのである。

 この部分的なエネルギーの消滅は、当然、人や動物が関わらない、様々な自然現象の過程においても起きうる。
 例えば、風によって木の枝や葉っぱがゆれる過程、波によって砂粒等が往復する過程、風向きがめまぐるしく変わる過程、水流がめまぐるしく変わる過程、乱流、台風… において部分的なエネルギーの消滅が起きうる。 すなわち、これらの自然現象における過程においても、ある運動エネルギーの大部分と「負の仕事」のペアが消滅することによって、トータルのエネルギーが減少しうるのである。

 つまり、すべてのエネルギーは、最終的に、全て熱になるとは、限らないのである。
 なぜなら、ある運動エネルギーの大部分と「負の仕事」のペアは、完全に消滅してしまうからである。


 以上のしくみは、地球が持つエネルギーが増加し続けて灼熱地獄と化すことはないことの説明の1つになりうる。
 そして、それどころか、地球のエネルギーが減り続けて、早々と寒冷化してしまうことさえも示唆しうる。
 しかし、実際は、そうなっていない。
 なぜなら、実際は、「リンゴ、地球、人、空気」は、孤立系ではなく、太陽光を浴び続けることによって、エネルギーが供給され続けているからである。
 そして、たとえ、ある運動エネルギーの大部分と「負の仕事」のペアは、完全に消滅してしまっても、(1.で示したしくみによって)熱的平衡状態に至るまで、太陽光のエネルギーを吸収し続け、温度が上がり続けることができるからである。



 なお、以上のような、運動エネルギーの大部分と「負の仕事」のペアが消滅するしくみ、そして、太陽光によってエネルギーが供給され続けて熱的平衡時様態に至るしくみは、早々と、灼熱地獄化も寒冷化も生じないことを説明するのみならず──  「風によって木の枝や葉っぱがゆれる過程、波によって砂粒等が往復する過程、風向きがめまぐるしく変わる過程、水流がめまぐるしく変わる過程、乱流、台風… というダイナミックな自然現象や、人間を含む動物による多彩な運動」、すなわち、「人類を含む地球上の自然(nature)の、あらゆるバラエティに富む、ダイナミックな運動、活動…」を支えているとも言えるのである。

 したがって、「太陽からの熱放射によって地球に届けられたエネルギーが、放射熱として持ち去られておらず(消費されておらず)、“運動エネルギーの大部分と「負の仕事」のペアが消滅するしくみ”として活用されうる(消費されうる)」からこそ、このダイナミックで多様な自然、ダイナミックな運動、活動… が成立していると言えるのである。
 つまり、“熱放射がエネルギーを持ち去らない”ことは、実は、この地球上の、ダイナミックで多様な自然、ダイナミックな運動、活動… が成立するためにも必要なことだったのである。

 そして、もし、本当に「太陽からの熱放射によって地球に届けられたエネルギーが、放射によって持ち去られ続けている」と説明するならば──  (運動エネルギーの大部分と「負の仕事」のペアが消滅するしくみによって)このダイナミックで、多様な自然が生じることのみならず、「光合成、化石燃料、太陽光発電…」によって、実際に地球上にエネルギーが蓄えられてきていることも説明できなくなってしまう。




※左側のバランスは、“熱放射がエネルギーを持ち去る”という前提で成立するものである。これまで、多くの場所でこのように説明されてきた。 しかし、この左側のバランスでは“運動エネルギーの大部分と負の仕事のペア”の消滅にともなって、ダイナミックな自然(nature)が生じること、植物の光合成によってエネルギーが蓄えられること(つまりは、石油や石炭などの化石燃料が存在すること)を説明できない。
 右側のバランスは、“熱放射がエネルギーを持ち去らない”という“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)が示す前提で成立するものである。 この右側のバランスは、“運動エネルギーの大部分と負の仕事のペア”の消滅にともなって、ダイナミックな自然(nature)が成立することを説明できる。また、光合成、化石燃料、太陽光発電… として、地球上にエネルギーが蓄えられてきていることも説明できる。



 ※もし、“熱放射がエネルギーを持ち去らない”のならば──  “運動エネルギーの一部”を含めて、あらゆる(熱として)散逸したエネルギーと、太陽光で供給され続ける放射エネルギーが積み重なって、温度が異常に上がり続けてしまうのではないか、という疑問が湧くかもしれない。
 しかし、そのようなことは実際に起きていないし、そのような心配は不要である。 なぜなら、1.で、示したように、『1.熱運動に伴う広い周波数範囲での熱放射は、エネルギーの増減に関係なく、原子どうしのランタムな衝突(相互作用)による「最外殻電子の軌道運動のランダムな逸脱」によって生じ──  光源に近づく方向に運動している原子や分子が光子の衝突によって減速する一方、光源から遠ざかる方向に運動している原子や分子の速度は、光子の衝突によってほぼ変化しない結果、熱的平衡状態に至る。』からである。
 つまり、まさに、このしくみのおかげで、あくまで「熱的な定常状態になるまで」太陽から届けられる放射熱のエネルギーを地球が吸収する結果──  温度が異常に上がり続けてしまわないのである。
 なお、「光源に近づく方向に運動している原子や分子が光子の衝突によって減速する」過程は──  “運動エネルギーの大部分と「負の仕事」のペアが消滅するしくみ”の一例であると見なすことができると思われる。



 なお、上記で挙げた、いずれのダイナミックな現象においても、「熱力学の第一法則(エネルギー保存則)が成立している孤立系(の範囲、境界…)」を設定できる。
 したがって、以上の説明は、熱力学の第一法則を否定しているのではなく、その適用範囲を明確にしているのである。

 つまり、熱力学第一法則(エネルギー保存則)は、ある系内で、“運動エネルギーの大部分と負の仕事のペアの消滅”が生じない限り、成立するのである。

 したがって、「多様なダイナミックな運動、活動… にあふれた、地球全体を含む系」全体を孤立系と見なす場合においては、熱力学の第一法則(エネルギー保存則)は、成立しないのである。


 ※「黒体放射」や「放射冷却」に関する現象についても、「電磁波も、光子も、仮想光子も、エネルギー非保存の所産である」ことを前提に説明できる。

《黒体放射》

 黒体放射は、シュテファン=ボルツマンの法則で説明されてきた。
 すでに述べたように、このシュテファン=ボルツマンの法則(『ある温度Tを持つ黒体は、熱輻射(=熱放射)として、I =ρT 4 [W/m2]のエネルギーを放出する』 (参考『シュテファン=ボルツマンの法則』Wikipedia))は、“熱放射(∈光子)は、エネルギーを持ち去らない”という前提と、よく調和しているのだった。

 すなわち、この場合、この式『I =ρT 4 [W/m2]』は、黒体から、1秒間に、1平方メートルあたり、熱放射(∈光子)として、放出されるエネルギーに相当する。
  (※[W]=[J/s])
 “熱放射(∈光子)は、エネルギーを持ち去らない”のであれば、この式の理解は容易である。 1秒後であっても、2秒後であっても、温度が一定である限り、同じ熱放射(∈光子)は、エネルギーが放出され続けることになる。 もし、(伝導や対流によって)一切温度が変化しなければ、経過時間に比例した分だけ、熱放射(∈光子)のエネルギーが放出され続けることになる。

 ※しかし、逆に、“熱放射(∈光子)が、エネルギーを持ち去る”という前提は、『I =ρT 4 [W/m2]』の式が、本当のところは、何を意味しているのかの理解を、とても困難にしてしまうのであった。
 例えば、「0.1秒経過すると、熱放射(∈光子)によって、エネルギーが持ち去られる結果、温度が下がる。 0.2秒経過すると、先の0.1秒間の温度の低下に伴って、より小さなエネルギーだけが持ち去られて、より小さな温度だけ下がる。 0.3秒経過すると、先の0.2秒間の温度の低下に伴って、さらに小さなエネルギーだけが持ち去られて、より小さな温度だけ下がる。…」というように、熱放射(∈光子)によるエネルギーの持ち去りによって温度が下がることに伴い、時間経過とともに「熱放射(∈光子)のエネルギーの放出量」が減少し、1秒間に放出されるエネルギーである、『I =ρT 4 [W/m2]』が、何を意味しているのかわかならくなってしまうからである。
 つまり、本当に“熱放射(∈光子)が、エネルギーを持ち去る”のならば──  一定の温度T[K]のまま、1秒が経過することは、不可能であるので(“ある温度Tにおいて(Tのままに)、1秒間に放射される”エネルギー量が、『I =ρT 4 [W/m2]』であるということは、厳密に見れば、ありえないので)、『I =ρT 4 [W/m2]』という数式が、意味不明なものになってしまうのである。


 このことから、(シュテファン=ボルツマンの法則で説明されてきた)黒体放射についても、「熱放射(∈光子)は、エネルギーを持ち去らない」という前提で説明する方がむしろ自然であることがわかる。

 一方、「熱放射(∈光子)は、エネルギーを持ち去らない」が前提として本当に正しければ、100%完全な真空中に浮かんでいる高温の物体(∋黒体)は、(たとえ、外部から放射熱を供給され続けていない中で、それ自身が熱放射を続けているのに関わらず)どんなに時間が経過しても、温度が下がらないはずである。
 すなわち、もし“高温の物体(∋黒体)の温度の低下”が観測された場合は、その原因は、「熱放射(∈光子)による、エネルギーを持ち去り」ではなく、単に、(100%完全な真空中に浮かんでいないことによる)「高温の物体(∋黒体)から周囲の“空気や支柱等”への“熱伝導”(+周囲の空気の“対流”)による熱の持ち去り」であることになる。
 現在(2017年4月)、100%の真空を作り出す技術がない以上、その可能性はありうるのだった。
人工で作り出せる真空状態は、10-11Pa程度であるこの圧力下でも1cm3に数千個の気体分子が存在することになる外宇宙と呼ばれる銀河と銀河の間でも気体分子は存在するとされている。』
 (Wilipedia 『真空』  下線は、筆者による)


 すなわち、現在(2017年4月)、100%完全な真空を作り出す技術がない以上──  高温の物体(∋黒体)から熱放射が熱を持ち去ることは、まだ実質的には検証されておらず、実は「高温の物体(∋黒体)から周囲の“空気や支柱等”への“熱伝導”(+周囲の空気の“対流”)による熱の持ち去り」による現象に過ぎないと解釈されてもしかたないのであった。 そのことは、たとえ下記のような数式による計算結果と観測結果が厳密に一致したとしても変わらない。

『黒体面間の放射伝熱

 〜
 面A1から面A2への正味の放射伝熱Qは、式(5・22)を面積A1およびA2にわたって積分すれば求まる。 すなわち、

  Q=5.67[(T1/100)4−(T2/100)4]A1F12  [W]

 〜
 なお、再度注意しておくが、放射伝熱の場合には、電磁波の形でエネルギーが移動するので、前章までの熱伝導や対流伝熱とは異なって、高温の面から低温の面へエネルギーが伝えられるだけでなく、低温の面から高温の面へもエネルギーが伝えられる。 そして、上記のように、その正味として高温の面から低温の面へエネルギーが伝えられ、これが、結果的に伝熱量として求められるのである。』
 (『伝熱学の基礎』 吉田峻 理工学者 p.130-131)


 ※なお、熱の実体とは、「ミクロの粒子(分子…)の運動エネルギー」に他ならないのだった。したがって、光子そのものも、“(光子の総和である)電磁波”そのものは、熱ではありえない。
  また、本来、熱は高温の物体から低温の物体へ移動するのだった(熱力学の第二法則)。 したがって、「低温の面から高温の面へもエネルギーが伝えられる過程」を想定する上記の説明には、一貫性が欠けており、無理があるように思われる。
 伝導や対流は、ミクロの粒子(分子…)の運動エネルギー」の移動そのものであるので、必ず“熱の持ち去り”を伴うと言える一方──  放射された光子、および(光子の総和である)電磁波”は、「ミクロの粒子(分子…)の運動エネルギー」の移動そのものではないので、熱放射(∈光子)は、必ずしも“熱の持ち去り”を伴わなくてもよいことがわかる。
 熱について一貫性のある説明を維持していくためにも、「熱放射(∈光子)が熱を持ち去らない」という前提の方が、より自然であると思われる。



 このような「100%完全な真空中に浮かんでいる高温の物体(∋黒体)」の系の振る舞いを確かめる実験、すなわち、『高温の物体(∋黒体)は、「100%完全な真空中に、浮かばせた状態」等、“熱伝導や熱対流を100%断った状態”で、(熱放射だけによって)本当に温度が低下するかどうか?』を観測する実験が達成できれば──  その観測結果は、「光子が、エネルギーを持ち去るかどうか」、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)が正しいかどうかの判断材料の1つになる。
 その実験が達成できるかどうかは、本質的には、「100%完全な真空状態」を作り出す技術が生まれるかどうかにかかっていると思われる。

※もし、「100%完全な真空状態」を作り出せて、「その100%完全な真空の中に浮かんでいる高温の物体(∋黒体)」の温度が下がらなかったのなら、このことは、「熱放射(∈光子)は、エネルギーを持ち去らない」こと(“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)が反証されなかったこと)が確かめられたことを意味するのみならず、 (外部から一切のエネルギーを受けとらないのに関わらず)「100%完全な真空中に浮かんでいる高温の物体(∋黒体)」が、熱放射(光子)のエネルギーを放出し続けることを意味する。
 すなわち、このことは、熱放射(光子)のエネルギーとして、エネルギーを新たに産生し続けること可能であることを意味する。
 このことは、熱放射(光子)が関わる部分では、エネルギー保存則が破れていることが証明されたことを意味するのみならず(なお、このことは、エネルギー保存則を否定しているのではなく、エネルギー保存則の適用条件をより明確にしている)、この新たに産生されたエネルギーを上手に利用できれば(by 「発電、水の分解…」)、エネルギー問題を解決するために役立つ技術の1つとなるかもしれないことを意味する。
 つまり、もし「100%完全な真空状態」を作り出せて、「100%完全な真空中に浮かんでいる高温の物体(∋黒体)」の温度が下がらなかったのなら──  このことは、エネルギー問題を解決するような技術を得るためのヒントの1つになるかもしれないことを意味する。
 以上の意味において、上記の“技術開発”および“検証実験”は、とても重要であることがわかる。

 (当然、「100%完全な真空状態」を作り出せたのに関わらず、もし、「100%完全な真空中に浮かんでいる高温の物体(∋黒体)」の温度が下がったのなら、このことは、「熱放射(∈光子)は、エネルギーを持ち去らない」や「時空が不連続である」という前提が間違えていることが判明したことになるのみならず── これまで育まれた“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)(特に、「重力場、一般相対性理論、電磁場、電磁波…」に関する説明の大部分)に重大な間違いがあり、大きな修正が必要であることを意味する。
 しかし── もし、温度が下がらなかったのなら、既存の物理学の方が、様々な点で、ひっくりかえることになると思われる)



《放射冷却》

 放射冷却については、次のように説明されてきた。

 『地表面や大気が長波放射(赤外放射)によって熱を失い冷える現象。 また、これによって地表面に接する大気の気温が下がることを放射冷却ということもある。 この放射冷却によって熱を奪われるため地表の温度が上昇し続けることはないよく晴れた夜間には強く冷えこみ晩霜などが降りやすい
  (『Imidas1992』 p686  下線は、筆者による) 

 この記述は、放射冷却の説明の大部分が、「熱放射(∈光子)による、エネルギーを持ち去らない」という前提と、両立しないことを意味する。
 つまり、「熱放射(∈光子)による、エネルギーを持ち去らない」という前提は、『地表面や大気が長波放射(赤外放射)によって熱を失い冷える』ことが実在しないことを示している。
 一方、放射冷却で説明されてきた現象──  『地表面や大気が熱を失い冷える現象』『地表の温度が上昇し続けることはない』『よく晴れた夜間には強く冷えこみ晩霜などが降りやすい』は、「熱放射(∈光子)による、エネルギーを持ち去らない」という前提で説明できる。

 『地表の温度が上昇し続けることはない』ことについては、上記『熱放射について』で、すでに説明した通りである。
 地表面や大気が熱を失い冷える現象』については、「熱放射(∈光子)による、エネルギーを持ち去り」が原因ではなく、単に、『“地表”から周囲の空気等への“熱伝導”や、周囲の空気の“対流”によって熱が持ち去られていること』が原因であると説明できる。
 『よく晴れた夜間には強く冷えこみ晩霜などが降りやすい』については──  『“地表”から周囲の空気等への“熱伝導”や、周囲の空気の“対流”によって熱が持ち去られていること』と『「熱放射(∈光子)」という形で、雲から地表へ供給されるエネルギーがなくなること』が原因であると説明できる。



 熱放射とは、3種類の「熱移動」の中の1つである。

「3種類の熱移動」
1.熱伝導  2.対流  3.熱放射

 「熱移動」によって、温度が変化する。
 そもそも、温度の実体を担うものは、「粒子(分子、原子…)の運動エネルギー」であった。
 この温度(その実体は「粒子(分子、原子…)の運動エネルギー」)が、『1.熱伝導  2.対流』という「熱移動」によって変化することについては、比較的容易に理解(イメージ)できる。
 『3.放射熱』という「熱移動」によって、温度(その実体は「粒子(分子、原子…)の運動エネルギー」)が変化するとはどういうことなのだろうか?
 これまでの説明は、次のようなものであった。

『物体が電磁波の形でエネルギーを放出したり吸収したりする現象を一般に放射(または、ふく射、radiation)といい、特にこれが物体の温度だけで定まるものを熱放射(または、熱ふく射、thermal radiation)という。その温度に応じて物体が放射線を放出する際には、物体の内部エネルギーが放射のエネルギーに変換され、一方、放射線が物体に入射して吸収されると、放射のエネルギーは物体の内部エネルギーに変換される。したがって、熱放射は結果的に熱エネルギーの移動とみなしてよい。熱放射の波長範囲は、赤外部および可視部と紫外部の一部を含む0.1〜100μmである』
 (『伝熱学の基礎』 吉田峻 理工学者 p.125  下線は、筆者による)
※ここに、温度(=「分子の運動エネルギーの平均」)と、熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)が全く異なる実体であるのに関わらず、熱放射という「熱移動」が成立するしくみが説明されている。


 すなわち、これまでは、『物体が持っている温度(その実体は「粒子(分子、原子…)の運動エネルギー」)の一部が、熱放射のエネルギーに変換されて持ち去られて、その熱放射のエネルギーが、他の物体に供給される際に、新たな温度(その実体は「粒子(分子、原子…)の運動エネルギー」)の一部に変換される』ことによって、「熱移動」が成立すると考えられて来たのである。

 つまり、以上の熱放射による「熱移動」の説明は、『熱放射が、エネルギーを持ち去ること』と『熱放射が、エネルギーを供給すること』の両方を前提とするものなのである。

 そして、『熱放射が、エネルギーを持ち去る』と考えられた根拠は、「光子のエネルギーを含めて、エネルギー保存則が成立する(時空は連続である)」という前提であったと考えるのが自然であろう。

※なお、次の数値計算も、『熱放射がエネルギーを持ち去るはずだ』、「光子のエネルギーを含めて、エネルギー保存則が成立する(時空は連続である)」という前提にもとづくものに過ぎなかったことになる。

『(4)放射伝熱

 T1およびT2 : 高温物体の表面および低温物体の表面の絶対温度[K]
 面A1およびA2 : 高温物体および低温物体の表面積[m4] とすると、放射によって低温物体から高温物に単位時間あたりに伝わる正味の熱量Qは次式で表される。 

  Q=σΦ12[T14−T24]A1= σΦ21[T14−T24]A2  [W]     (1・7)

 ここに、 σ=5.67×10-8W/(m2・K4): ステファン・ボルツマン定数
    Φ12、Φ21 : 物体表面の性状と系の形状によって決まる定数  』
 (『伝熱学の基礎』 吉田峻 理工学者 p.5  下線は、筆者による)




  一方、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)おいても、熱放射はエネルギーを供給する。
 しかし、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)において、熱放射は、電磁波(光子の総和)の一種(0.1〜100μmの波長の電磁波)である以上、エネルギーを持ち去らないはずである。その根拠は、「光子はエネルギー非保存の所産である(時空は不連続である)」という前提である。


 ここには、既存の物理学と、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)との、決定的な違いがある。
 整理すると次のようになる。

これまでの物理学
“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)
熱放射によるエネルギーの供給
熱放射によるエネルギーの持ち去り
×
時空
連続である
不連続である
光子を含めたエネルギー保存則
成り立つ
成り立たない

※そもそも、『熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)がエネルギーを持ち去るはずだ』という考えが生まれた理由は、「光子のエネルギーを含めて、エネルギー保存則が成立する」(「時空は連続である」)という前提があったからに過ぎないと考えられる。なぜなら、100%の真空が存在しない(人工的に作り出せない)以上、そのことを証明できないからである。(→下記にて詳しく説明する)

※なお、アインシュタインは、「重力波のエネルギーを含めて、エネルギー保存則が成立する」という前提を持っていたからこそ、物体の熱運動によって放出される重力波がエネルギーを持ち去るはずだと考えた。 そして、まさに、この考えに、『一般相対性理論の正当性に疑いを投げかけるに違いない』ほどの大きな問題が内在していることに、アインシュタイン自身が気づいたのだった。
 このことは、「光子のエネルギーを含めて、エネルギー保存則が成立する(時空は連続である」)という前提を根拠にして、安易に『熱放射(電磁波の一種)がエネルギーを持ち去るはずだ』と考えてはいけないことを示唆しているように思われる。

※そもそも、熱運動が、エネルギー非保存の所産として、熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)を生み出し続けることは、次のように説明できる。
 次の記述から、熱放射において、「最外殻電子の軌道運動」の変化が最も重要であることがわかる。

 『原子の集団を考えた場合、低温では多くの原子は基底状態にあるが、徐々に温度が高くなると、原子間の衝突によって徐々により多くの原子が励起状態になっていく。このような機構は、比較的穏やかな励起と分類され、グロー放電、炎、火花などで生じ、最も外側にある対になっていない価電子のみにエネルギーを与える。可視光とその近くの赤外線や紫外線の光の放出をもたらす、このような外側の電子の推移に、まずは注目していこう』
 (p101 『ヘクト光学 I ─基礎と幾何光学─ OPTICS,4th edition』  下線は、筆者による) 
 そして、さらに、次の記述は、固体(例えば、黒体)を構成する、原子や分子の熱運動に伴うランダムな衝突が、広い周波数範囲での熱放射を生んでいることがわかる。
 『一つの原子、あるいは原子間にほとんど相互作用のない低圧ガスからの放出光のスペクトルは、何本かの鋭い線、すなわち、原子に固有の周波数特性でできている。もっとも、原子の運動や衝突などからの放射による、ある程度の周波数広がりは常にあり、各線は、厳密には単色ではない。しかし一般に、一つのレベルから他のレベルへの原子の遷移は、明確な狭い周波数範囲の光放出で特徴づけられる。一方、原子どうしが互いに相互作用している固体や液体からの放射光スペクトルは、広い周波数帯になっている二つの原子が接近すると、互いに影響し合って、それぞれがもっている離散的なエネルギーが少しずつ変化する。固体中では、互いに相互作用している多数の原子は、膨大な数の変化したレベルを生み出し、実効的にもとのレベルを広げて連続的な帯構造を生成する。このような性質を持つ物質は、広い周波数範囲で放出・吸収を行う』
 (p103 『ヘクト光学 I ─基礎と幾何光学─ OPTICS,4th edition』  下線は、筆者による) 

 熱運動、すなわち、原子や分子どうしがランダムに衝突(相互作用)することによって、「最外殻電子の軌道運動」も、ランダムに逸脱する(外側の軌道に一時的にランダムに移る)だろう。 なぜなら、定常状態に至る必要がないからである(なお、原子模型において、スペクトルが飛び飛びとなるのは、定常状態となることを前提としているからこそのものであった)。 そして、ランダムに逸脱した(外側の軌道に一時的に移った)「最外殻電子の軌道運動」が、速やかに、元の基底状態に戻ることの総和が、広い周波数での熱放射、すなわち、「0.1〜100μmの波長の電磁波」を生じると考えられる。
 なお、このランダムな衝突の際には、エネルギーを吸収することも、消失することもない。すなわち、ランダムな衝突にともなって「最外殻電子の軌道運動」も、ランダムに逸脱する(外側の軌道に一時的にランダムに移る)際は、力学的エネルギー(運動エネルギーK+ポテンシャルエネルギーU)が保存したままである。
 そして、すみやかに基底状態に戻る際に放出する光子は、Km−Kn=hνに従う、エネルギー非保存の所産である。
 したがって、熱運動にともなって、熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)が生み出されるすべての過程で、力学的エネルギー(運動エネルギーK+ポテンシャルエネルギーU)が保存したままとなっていることになる。
 このようにして、熱運動は、エネルギー非保存の所産として、熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)を生み出し続けるのである。




 例えば、「太陽光によって、地球の温度が上がり続けないこと」や「放射冷却と呼ばれた現象」は、「熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)は、エネルギーを持ち去らない」という前提でも、説明できるであろうか?
 できる。 それを以下に示す。

 まず、「太陽光によって、地球の温度が上がり続けないこと」を中心に考えていく。
 地球は、太陽から放出される熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)の形でエネルギーが供給されることによって、温まる(温度が上がる)。
 太陽から、熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)としてエネルギーを供給される続けている中で、地球の温度が、ある一定の温度に保たれているのは、(太陽からの熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)としてエネルギーを供給される続けることによる)『地球の温度を上げる効果』と、何らかのしくみによる『地球の温度を下げる効果』が釣り合っているからに他ならない。

 これまでは、『地球の温度を下げる効果』は、まさに、地球から放出される熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)がエネルギーを持ち去ることによってもたらされると説明されてきた。
 しかし、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、地球から放出される熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)は、エネルギーを持ち去らないので、『地球の温度を下げる効果』をもたらさないのであった。

 それなのに、地球の温度が、ある一定の温度に保たれているのは、『地球の温度を下げる効果』をもたらす、他のしくみがあるからに他ならない。
 それは、具体的にどんなしくみだろうか?

これまでの物理学
“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)
温度の上昇
熱放射によるエネルギーの供給
熱放射によるエネルギーの供給
温度の低下
熱放射によるエネルギーの持ち去り



 温度を低下させるしくみとして考えられるものには、少なくとも、次の3つがある。

  1.100%真空が実在していないので、物体の周囲の空気(分子)の熱伝導&対流によって、エネルギーが持ち去られ続けている。

  2. 太陽から供給されるエネルギーの一部が、光合成や太陽光発電によって蓄えられる化学エネルギー、雲や風や海流として蓄えられる運動エネルギーや重力ポテンシャルエネルギーに変換される。

  3.ある(外部)運動エネルギーと負の仕事(その運動方向と逆向きに働き、その運動エネルギーを減少させるような仕事)のペアとして、互いに消滅してしまう。



 1.100%真空が実在していないので、物体の周囲の空気(分子)の熱伝導&対流によって、エネルギーが持ち去られ続けている。

 実は、少なくとも地球上に100%完全な真空は実在しない。
 そして、現在(2017年4月)、100%完全な真空を作り出す技術もない。

人工で作り出せる真空状態は、10-11Pa程度であるこの圧力下でも1cm3に数千個の気体分子が存在することになる外宇宙と呼ばれる銀河と銀河の間でも気体分子は存在するとされている。』
 (Wilipedia 『真空』  下線は、筆者による)


 このことは、“熱放射によるエネルギーの持ち去り”による温度の低下現象は、これまで、証明されてこなかったことを意味する。
 すなわち、「地球上にも、銀河と銀河の間にも、100%の真空が存在しないこと」、そして、「これまで100%完全な真空を作り出せていないこと」は──  これまで“熱放射がエネルギーを持ち去ること”は、実際には、決して証明されてこなかったことを意味するのである。
 したがって、次のような数式による説明も

『(4)放射伝熱

 T1およびT2 : 高温物体の表面および低温物体の表面の絶対温度[K]
 面A1およびA2 : 高温物体および低温物体の表面積[m4] とすると、放射によって低温物体から高温物に単位時間あたりに伝わる正味の熱量Qは次式で表される。 

  Q=σΦ12[T14−T24]A1= σΦ21[T14−T24]A2  [W]     (1・7)

 ここに、 σ=5.67×10-8W/(m2・K4): ステファン・ボルツマン定数
    Φ12、Φ21 : 物体表面の性状と系の形状によって決まる定数  』
 (『伝熱学の基礎』 吉田峻 理工学者 p.5  下線は、筆者による)

 “熱放射によるエネルギーの持ち去り”による放射冷却の説明も、証明されたもの(確定したもの)ではないのである。

 なぜなら、温度の低下は、すべて、物体の周囲の空気(分子)の熱伝導&対流によって、宇宙空間に熱が持ち去られてきた結果であると説明できるからである。

 つまり、100%完全な真空が実在しないということは、「熱放射によって持ち去られたと考えられた熱エネルギー」は、物体の周囲の空気の分子の衝突(熱伝導&対流)によって、持ち去られているいると説明できることを意味しているのである。

 この説明は、そもそも、温度の正体が「分子の運動エネルギーの平均」であることとも調和している。


 例えば、地球の周囲は、100%完全な真空ではなく、空気(分子)に満たされ続けている。

 ※地球は、少なくとも地上三万キロメートルまで「大気」で覆われていることは次の記述からわかる。

 『大気 地球表面に密着し、地球と共に回転している気体の総称。大気の上限はせいぜい三万キロで、対流圏(約10キロ)、成層圏(約50キロ)、中間圏(約80キロ)、熱圏(約600キロ)、外気圏(約700キロ以上)に分類される』
  (『Imidas1992』 p686) 
高度
気温
外気圏
約700km以上
-
熱圏
約600km
『1000℃になることもある』
中間圏
約80km
『氷点下90℃』
成層圏
約50km
『上空に行くほど高温になる』
対流圏
約10km
『高度100mごとに0.65℃下がる』
※気温については、『地球を殺そうとしている私たち』 ティム・フラナリー著 椿正春訳 ヴィレッジブックス (『We Are The Wether Makers』の翻訳書)を参考にした。

 そして、銀河と銀河の間にさえも気体分子が存在する以上、大気の外にも気体分子が存在していることになるので、熱伝導&対流によって地球の外へと熱エネルギーを移動させることで、地球の温度を下げることが可能であることがわかる。

 つまり、周囲の空気の分子の衝突(熱伝導&対流)によって地球はエネルギーの一部を失い続ける結果、地球の温度が下がる効果が生まれるので、太陽から放出される熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)によって、エネルギーを供給され続けている中で、地球の温度が上がり続けないと説明できるのである。



 放射冷却についても、基本的に同様に説明できる。

《放射冷却》

 放射冷却については、これまでは、例えば、次のように説明されてきた。
 『地表面や大気が長波放射(赤外放射)によって熱を失い冷える現象。 また、これによって地表面に接する大気の気温が下がることを放射冷却ということもある。 この放射冷却によって熱を奪われるため地表の温度が上昇し続けることはないよく晴れた夜間には強く冷えこみ晩霜などが降りやすい
  (『Imidas1992』 p686  下線は、筆者による) 

 すなわち、これまでは、放射冷却は、『長波放射(赤外放射)』によるエネルギーの持ち去りによって説明されてきた。

 しかし、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、『長波放射(赤外放射)』といえもども、エネルギーを持ち去らない。
 すなわち、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)が導く「熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)はエネルギーを持ち去らない」という前提は、『地表面や大気が長波放射(赤外放射)によって熱を失い冷える』ことが実在しないことを示している。

 それでは、放射冷却で説明されてきた現象そのもの──  『地表面や大気が熱を失い冷える現象』『地表の温度が上昇し続けることはない』『よく晴れた夜間には強く冷えこみ晩霜などが降りやすい』は、「熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)は、エネルギーを持ち去らない」という前提でどのように説明できるだろうか?

 『地表の温度が上昇し続けることはない』や『地表面や大気が熱を失い冷える現象』については、単に、『“地表”から周囲の空気等への“熱伝導”や、周囲の空気の“対流”によって熱が持ち去られていること』が原因であると説明できる。
 『よく晴れた夜間には強く冷えこみ晩霜などが降りやすい』については──  『“地表”から周囲の空気等への“熱伝導”や、周囲の空気の“対流”によって熱が持ち去られていること』と『「熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)」という形で、雲から地表へ供給されるエネルギーがなくなること』が原因であると説明できる。
 なお、冷たい空気ほど重いので地表近くに下がり、暖かい空気ほど軽いので上に上昇すという性質も、放射冷却で説明されてきた現象の説明を助けると思われる。



 また、「黒体放射」に関する現象についても、「熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)はエネルギーを持ち去らない」という前提で説明できる。

《黒体放射》

 黒体放射は、シュテファン=ボルツマンの法則で説明されてきた。
 このシュテファン=ボルツマンの法則(『ある温度Tを持つ黒体は、熱輻射(=熱放射)として、I =ρT 4 [W/m2]のエネルギーを放出する』 (参考『シュテファン=ボルツマンの法則』Wikipedia))は、“熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)は、エネルギーを持ち去らない”という前提と、ある意味、よく調和している。

 すなわち、この場合、この式『I =ρT 4 [W/m2]』は、黒体から、1秒間に、1平方メートルあたり、熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)として、放出されるエネルギーに相当する。  (※なお、[W]=[J/s])
 “熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)は、エネルギーを持ち去らない”のであれば、この式の理解は容易である。 1秒後であっても、2秒後であっても、温度が一定である限り、同じ熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)は、エネルギーが放出され続けることになる。 もし、(伝導や対流によって)一切温度が変化しなければ、経過時間に比例した分だけ、熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)のエネルギーが放出され続けることになる。

 ※しかし、逆に、“熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)が、エネルギーを持ち去る”という前提は、『I =ρT 4 [W/m2]』の式が、本当のところは、何を意味しているのかの理解を、とても困難にしてしまう。
 なぜなら、例えば、「0.1秒経過すると、熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)によって、エネルギーが持ち去られる結果、温度が下がる。 0.2秒経過すると、先の0.1秒間の温度の低下に伴って、より小さなエネルギーだけが持ち去られて、より小さな温度だけ下がる。 0.3秒経過すると、先の0.2秒間の温度の低下に伴って、さらに小さなエネルギーだけが持ち去られて、より小さな温度だけ下がる。…」というように、熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)によるエネルギーの持ち去りによって温度が下がることに伴い、時間経過とともに「熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)のエネルギーの放出量」が減少し、1秒間に放出されるエネルギーである、『I =ρT 4 [W/m2]』が、何を意味しているのかわかならくなってしまうからである。
 つまり、本当に“熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)が、エネルギーを持ち去る”のならば──  一定の温度T[K]のまま、1秒が経過することは、不可能であるので(“ある温度Tにおいて(Tのままに)、1秒間に放射される”エネルギー量が、『I =ρT 4 [W/m2]』であるということは、厳密に見れば、ありえないので)、『I =ρT 4 [W/m2]』という数式が、意味不明なものになってしまうのである。


 少なくとも、このことから、(シュテファン=ボルツマンの法則で説明されてきた)黒体放射についても、「熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)は、エネルギーを持ち去らない」という前提で説明する方がむしろ自然であることがわかる。

 一方、「熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)は、エネルギーを持ち去らない」が前提として本当に正しければ、100%完全な真空中に浮かんでいる高温の物体(∋黒体)は、(たとえ、外部から放射熱を供給され続けていない中で、それ自身が熱放射を続けているのに関わらず)どんなに時間が経過しても、温度が下がらないはずである。(→考察6)

 しかし、実際は、現在(2017年4月)、100%の真空を作り出す技術がない以上──
人工で作り出せる真空状態は、10-11Pa程度であるこの圧力下でも1cm3に数千個の気体分子が存在することになる外宇宙と呼ばれる銀河と銀河の間でも気体分子は存在するとされている。』
 (Wilipedia 『真空』  下線は、筆者による)

 観測された“高温の物体(∋黒体)の温度の低下”の原因は、「熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)による、エネルギーを持ち去り」であると証明できないのであった。
 なぜなら、単に、「高温の物体(∋黒体)から周囲の“空気や支柱等”への“熱伝導”(+周囲の空気の“対流”)による熱の持ち去り」であると説明できてしまうからである。

 そのことは、たとえ下記のような数式による計算結果と観測結果が厳密に一致したとしても変わらない。

『黒体面間の放射伝熱

 〜
 面A1から面A2への正味の放射伝熱Qは、式(5・22)を面積A1およびA2にわたって積分すれば求まる。 すなわち、

  Q=5.67[(T1/100)4−(T2/100)4]A1F12  [W]

 〜
 なお、再度注意しておくが、放射伝熱の場合には、電磁波の形でエネルギーが移動するので、前章までの熱伝導や対流伝熱とは異なって、高温の面から低温の面へエネルギーが伝えられるだけでなく、低温の面から高温の面へもエネルギーが伝えられる。 そして、上記のように、その正味として高温の面から低温の面へエネルギーが伝えられ、これが、結果的に伝熱量として求められるのである。』
 (『伝熱学の基礎』 吉田峻 理工学者 p.130-131)


 なお、本来、熱は高温の物体から低温の物体へ移動するのだった(熱力学の第二法則)。
 したがって、計算の途中で、「低温の面から高温の面へとエネルギーが伝えられる過程」をも想定してしまっている上記の説明には、一貫性が欠けており、無理があるように思われる。

 また、温度を担う実体とは、「ミクロの粒子(分子、原子…)の運動エネルギー」に他ならず、熱伝導や対流を担うものは、「ミクロの粒子(分子、原子…)の運動エネルギー」の移動そのものであるので、熱伝導や対流は、必ず“熱の持ち去り”を伴うと言える。
 一方、熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)は、温度を担う実体である「ミクロの粒子(分子、原子…)の運動エネルギー」とは全く異なる実体であるので、熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)が、必ず“熱の持ち去り”を伴うべき理由はないと言える。

 このように、熱や温度について一貫性のある説明を維持していくためにも、「熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)が熱を持ち去らない」という前提の方が、より自然であると思われる。


 

 また、太陽の光度の変化(『太陽の光度が1億年ごとに1%ずつ増してきていること』)も、「熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)はエネルギーを持ち去らない」という前提で説明できる。

《太陽の光度の変化(『太陽の光度が1億年ごとに1%ずつ増してきていること』)》

 これまでの物理学の常識によれば、次のような説明がなされてきた。

『太陽は、中心で水素が燃え、輝いている。中心は高温、高圧状態で、水素の原子核どうし融合する反応が起こるからである。このエネルギーが宇宙空間に放出され、太陽光となる。
 地球が誕生し、太陽系が誕生したのは、今から約四十六億年前といわれているが、いまとくらべると、その頃の太陽は燃料である水素が多く、燃えかすであるヘリウムはすくない。しかし太陽が燃え続けていると水素は減り、ヘリウムは増える。ヘリウムの方が重いので、星はつぶれようとするが水素の燃えかたをよくすることによって温度を上昇させ、より大きい圧力を発生させて、つぶれるのを防いでいる。したがって、時間経過と共に太陽の内部温度はますます上昇していき、太陽の輝き方は時間と共に明るくなっていくことが理論的にも予想されるし、実際に観測からも確かめられている。』
 (p.96 『サイエンス・パラダイムの潮流 複雑系の基底を探る』 黒崎政男編 丸善ライブラリー
  『第三章 地球誕生のパラダイム 松井孝典』 下線は、筆者による)

※この説明は、松井孝典氏個人による説明というよりも、これまでの物理学の常識(「光子を含むエネルギー保存則」)が導いてきた説明であると言うべきものだと思われる。


 この説明は、「光子のエネルギーを含むエネルギー保存則が成立すること」、「光子がエネルギーを持ち去ること」を前提として導かれた説明である。
 なぜなら、この説明の中の『ヘリウムの方が重いので、星はつぶれようとするが水素の燃えかたをよくすることによって温度を上昇させ、より大きい圧力を発生させて、つぶれるのを防いでいる。』の部分については、(「光子がエネルギーを持ち去らないこと」を前提とする)“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)による説明と決定的に異なるからである。 (なお、その他の部分は、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)による説明と同じである)

 その部分の説明は、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によると、次のようになる。

 『太陽からの熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)がエネルギーを持ち去らないので、(たとえ太陽の周囲にある、ごくわずかな気体分子による熱(エネルギー)の持ち去りがあったとしても)、水素どうしの核融合が進むことによって、ランダムな熱運動に伴うエネルギー(太陽の中の(まだ核融合していない)水素や(核融合の結果生じた)ヘリウムの運動エネルギー)、すなわち、温度が増す一方となる。』

 つまり、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、太陽からの熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)がエネルギーを持ち去らないので、系の温度が上昇し続けることになり、その結果──  時間と共に、太陽の光度(太陽の温度)は光度が増加し続けると、シンプルに説明できるのである。

 もし、太陽からの熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)が、本当にエネルギーを持ち去り続けているのだったら──  その分、ランダムな熱運動に伴うエネルギー(太陽の中の(まだ核融合していない)水素や(核融合の結果生じた)ヘリウムの運動エネルギー)が減る一方となり、なおかつ、水素の核融合が進むほどに燃料である水素が消費されて減少しヘリウムという不純物が増えるにつれて、核融合の効率が低下してしまう結果、太陽の光度(太陽の温度)は低下し続けてしまうはずであり、本来は『太陽の光度が1億年ごとに1%ずつ増してきている』という事実が説明しにくくなるはずである。

 それでは、これまでの物理学の常識が導いてきた『ヘリウムの方が重いので、星はつぶれようとするが水素の燃えかたをよくすることによって温度を上昇させ、より大きい圧力を発生させて、つぶれるのを防いでいる。』という説明は、一体、どのように解釈するべきなのだろうか?
 これは、「(光子を含む)エネルギー保存則」という、これまでの物理学の常識の1つを守るために非常に無理してひねり出された説明だと思われる。
 なぜなら、そもそも、「水素4つ」と「ヘリウム1つ」の重さを比べたら、本来、「水素4つ」の方が重いというのが、物理学のもう1つの常識だからである。
 すなわち、「ヘリウムの方が重いので、星はつぶれようとする」という説明は、(なんとしても)「水素の燃えかたをよくすることによって温度を上昇させ」るという説明を成立させる必要があったために無理してひねり出された言い訳に過ぎないと見なされてもしかたないような、自然(nature)から乖離したものだからである。
 こういった苦し紛れの説明が見過ごされてきた理由は、何か?
 それは、やはり、「(光子を含む)エネルギー保存則」が成立するはずである(光子がエネルギーが持ち去るはずである)」という前提、すなわち、これまでの物理学の常識の1つを守ることを最優先したこと、これにつきるのではないだろうか?

 逆に、「太陽からの熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)がエネルギーを持ち去らない」という前提であれば、(たとえ太陽の周囲にある、ごくわずかな気体分子による熱(エネルギー)の持ち去りがあったとしても)水素どうしの核融合が進んでも、ランダムな熱運動に伴うエネルギー(太陽の中の(まだ核融合していない)水素や(核融合の結果生じた)ヘリウムの運動エネルギー)が増す一方となり、その結果、太陽の光度(太陽の温度)は増加し続けると説明しやすい。

 つまり、(水素の)静止質量エネルギー(内部運動エネルギー)の一部が“外部運動エネルギー”に転換されて生じた熱エネルギーが、熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)として持ち去られないおかげで(ある程度)蓄積し続ける結果、太陽の光度(太陽の温度)が増すという考えの方が、『太陽の光度が1億年ごとに1%ずつ増してきている』という事実を説明しやすいのである。

 したがって、『太陽の光度が1億年ごとに1%ずつ増してきている』という事実は、「光子はエネルギーを持ち去る」という前提ではなく、「光子はエネルギーを持ち去らない」という前提を支持していると解釈できるものなのである。

※なお、太陽からは、熱運動に伴って熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)以外の電磁波や、重力波(重力子の放出数の変化)も放出されていると考えられる。
 もし、これらの電磁波や重力波もエネルギーを持ち去っているとしたら、太陽の質量が猛烈な勢いで減少する等、おかしなことになるはずである。
 よって、これらの電磁波や重力波は、エネルギーを持ち去らないと考えられる。
 しかし、そうだとすれば、熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)だけがエネルギーを持ち去る理由を、説明できなくなってしまうと思われる。



※なお、「熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)がエネルギーを持ち去らない」が正しい前提であるのなら、もし、ある「高温の物体」の周囲を完全に断熱すること、すなわち、100%の真空状態を作出すことが実現できれば、どんなに時間が経過しても温度が下がらないはずである。(→考察6)
 すなわち、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、もし、「ある高温の物体は、100%完全な真空中に、浮かばせた状態」等、“周囲の分子との衝突を100%断った状態”を作ることができるのならば、(熱放射だけによって)温度が低下しないことを予測する。(少なくとも思考実験では、低下しない)
 確かに、現在、100%の真空の実現は困難であるが、こういった系における「熱平行状態に至る時間」を観測する等の工夫をすることで、「光子が、エネルギーを持ち去らない」ということの検証できるかもしれない。(→考察6)
 なお、『外宇宙と呼ばれる銀河と銀河の間でも気体分子は存在する』ので、「真空に浮かぶ太陽」も、実は、「熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)は、エネルギーを持ち去らない」ことを確かめられる天然の系の1つとしては、完全ではないことになる。



2. 太陽から供給されるエネルギーの一部が、光合成や太陽光発電によって蓄えられる化学エネルギー、雲や風や海流として蓄えられる運動エネルギーや重力ポテンシャルエネルギーに変換される。

 
太陽から供給される熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)のエネルギーが、光合成や太陽光発電によって蓄えられる化学エネルギーや、雲や風や海流として蓄えられる運動エネルギーや重力ポテンシャルエネルギーとして変換されることは、『地球の温度を下げる効果』をもたらすと考えられる。
 なぜなら、太陽から、熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)として供給される続けているエネルギーが、単に、熱、すなわち、「地球の温度を上げる効果」として利用される代わりに、別のエネルギーに変換されていることになるからである。

 ※なお、風の起源は「空気の温度差」、海流の起源は「海水の温度差」、雲の起源は「(温度の上がった)水(海水…)からうばわれる蒸発熱)」であった。
  そして、(こうした起源から生まれたれた)風のエネルギー、海流のエネルギー、雲のエネルギーは、それぞれ、風力発電、海流発電、水力発電にも利用できるのであった。


 この説明は、これまでの「太陽から供給され続けている熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)のエネルギーが、単に、そのまま地球から放出され続けている熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)のエネルギーに等しい」という説明が無視してきた対象を包含しているという意味で、より自然(nature)と調和していると思われる。

 すなわち、太陽光が供給するエネルギーは、単に、熱放射として宇宙に還っていくのではなく──  地球の自然(nature)の中で観察される、ダイナックで多様な自然(nature)の運動(光合成の所産を利用した動物たちの運動、化石燃料を利用した人類が引き起こしている運動、「風、海流、降雨、降雪、台風…」といった気象現象としての運動…)が生まれることを支えているという事実を、「熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)がエネルギーを持ち去らない」という前提の方が、説明しやすいのである。

 ※なお、この説明は、化石燃料(石油、石炭…)に蓄えられているエネルギーの源が、太陽から供給され続けている熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)のエネルギーであったこととも調和している。



3.ある(外部)運動エネルギーと負の仕事(その運動方向と逆向きに働き、その運動エネルギーを減少させるような仕事)のペアは、互いに消滅する。

 「ある(外部)運動エネルギーと負の仕事(その運動方向と逆向きに働き、その運動エネルギーを減少させるような仕事)のペアは、互いに消滅する」というしくみは、『地球の温度を下げる効果』をもたらすと考えられる。
 なぜなら、このしくみは、光合成や太陽光発電によって蓄えられた化学エネルギーや、雲や風や海流として蓄えられた運動エネルギーや重力ポテンシャルエネルギーは、最終的に、すべてが熱(「地球の温度を上げる効果」)になるのではなく、一部が、最終的に、完全に消滅することを支えるからである。

 この説明も、地球上に実在している、ダイナミックで多様な自然(nature)の運動と調和している。
 その詳細を、以下に示す。

 熱力学の第一法則は、ΔU=q+wで記述される。
  (ΔU:系の内部エネルギーの変化、q:系に加えられた熱、w:系に加えられた仕事)

 この『ΔU=q+w』において、q=0 w=0 ならば、当然、ΔU=0 となる。
 このことは、ある系について、外界と物質や熱qのみならず、仕事wのやりとりが一切ない場合、エネルギーの総量が変化しないことを意味する。
 すなわち、『孤立系では、エネルギーの総量が変化しない』(ウィキペディア『エネルギーの保存』)のである。

 ※『孤立系は、外界とものもエネルギーも交換できない系である』(p.53『アトキンス物理化学要覧』 P.W.ATKINS著 千原秀昭・稲葉章訳)

 これが、エネルギー保存則に他ならない。

 つまり、エネルギー保存則(『ΔU=q+w』において、q=0 w=0 ならば、ΔU=0)は、熱力学の第一法則(ΔU=q+w)の特殊な例に過ぎないのである。

 すなわち、エネルギー保存則は、孤立系でのみ成立するのである。

 したがって、孤立系でなければ、エネルギーは、増加したり、減少したり(消滅したり)しうるのである。
 例えば、ある系は、(外からの)正の仕事によって、エネルギーは増える一方、(外からの)負の仕事によってエネルギーは減る(消滅する)のである。
 このことは、より一般的な、熱力学の第一法則(ΔU=q+w)が示していることである。



 例えば、スーパーマンが、はるか上空から地上に向かって、飛行機が自由落下してしまう危機を救う場面を考えてみよう。(参考 映画『スーパーマンリターンズ』)
 もし、スーパーマンがいなかったら、落下とともに飛行機に蓄えられ続ける大きな(外部)運動エネルギーは、地上に落下したとたん、大きな「飛行機を変形する仕事、熱、音…」に変換され、ガソリンの化学エネルギーの放出も加わって、大惨事となってしまっていただろう。
 そして、その後の振る舞いは、(「落下する飛行機と、大気、地球」を「孤立系」と見なすことにより)基本的にエネルギー保存則に従っていると言えるだろう。
  (なお、当然、厳密には地球は孤立系ではない)

 ところが、映画の中では、スーバーマンが登場し、スーパーマンは(飛行機の運動に対して)「負の仕事」をし、落下する飛行機を減速させた。 そして、そっと優しく、飛行機を地上におろし、大惨事がまぬがれた。
 このとき、何が起こっていたか? 落下する飛行機が蓄え続けていた大きな運動エネルギーは、どこへいってしまったか?
 その「落下する飛行機が蓄え続けていた大きな運動エネルギー」の大部分が、スーパーマンによる「負の仕事」によって、消滅したのである。
  (当然、厳密には、落下に伴って飛行機に蓄えられ続けていた運動エネルギーの一部だけは、「音、小さな変形、空気との摩擦…」などによって散逸するので、消滅しない)


 「落下する飛行機と、大気、地球」が“ある系”であり、スーパーマンが外界から負の仕事を加えたと考えると、このことは、「ある系の外界から、仕事が働けばエネルギーは変化する」ということに相当し、熱力学第一法則に従っていると言える。


 しかし、もし、「落下する飛行機と、大気、地球、スーパーマン」を含む系を孤立系と見なすならば、どうなるであろうか?
 この場合は、明らかに、「孤立系では、エネルギーが変化しない」という説明が、成立していないように思われる。
 なぜなら、このスーパーマンを含む孤立系において、「運動エネルギーの大部分と、負の仕事(その運動方向と逆向きに働き、運動エネルギーを減少させるような仕事)のペア」が消滅する結果、「孤立系のエネルギーが減少している」からである。



 このことは、『孤立系では、エネルギーの総量が変化しない』(ウィキペディア『エネルギーの保存』)に対する反例の1つに相当すると言えないだろうか?
 (この「エネルギー保存則」については、「(証明されておらず)経験則にすぎないが、今まで反例が見つかったことがない」と、しばしば言われてきた)



 このような「孤立系の中におけるエネルギーの減少」が生じる状況は、映画に限らず、実は、様々な場面に存在することに気づかれる。

 例えば、リンゴを手で上に放り投げて、ふたたび手でキャッチする系を考えてみよう。
 (便宜上、「リンゴ、地球、人、空気」を含む系を「孤立系」と見なしてみよう。当然、厳密には地球は孤立系ではない)
 リンゴが上に飛び上がるのは、身体(手、腕…)が、リンゴに対して、仕事をするからである。 その仕事は、筋肉の収縮によって行われる。筋肉の収縮のエネルギー源は、ATPが持つ化学エネルギー(ミクロのポテンシャルエネルギー)であり、そのエネルギーは、もとはといえば、太陽光のエネルギーに他ならなかった。(すなわち、ATPは、光合成を通じて作られたのだった)
 リンゴを手で上に放り投げる場合、このATPが持つ化学エネルギーは、一部(50%〜70%)は、(正の)仕事に変換され、一部(50%〜30%)は、熱として捨てられる。
 『骨格筋は、非常に効率よく化学エネルギーを機械的な仕事に変換する。自動車のエンジンはガソリンから得るエネルギーの80%〜90%までも熱にして浪費しているのに、骨格筋では熱にしているものは30〜50%にすぎない。
 筋収縮のエネルギーはATPの加水分解によって得られる〜』(『細胞の分子生物学 第2版』 p618) 

 この場合、リンゴを上に放り投げたあとに何もしなければ、基本的にエネルギーは保存され続けるだろう。
 すなわち、(ATPの化学エネルギーを利用した筋肉の収縮によって仕事されて)運動エネルギーを獲得したリンゴは、基本的には、力学的エネルギー保存則を満たしながら(重力ポテンシャルエネルギーU+運動エネルギーKが一定となりながら)運動を続け、ボールは、運動中、空気の抵抗(摩擦)によって、エネルギーを散逸し続け、最終的には、地面に落下する直前に持っていた運動エネルギーは、すべて「リンゴを変形するための仕事、音や熱…」に変換される。 (骨格筋の運動に伴って放出された熱も含めて)あらゆる散逸したエネルギーを考え合わせれば、エネルギーの合計は一定となり、基本的にエネルギーが保存されて続けているだろう。

 しかし、リンゴを上に放り投げた位置あたりで、その落下するリンゴを手で優しくキャッチする場合(リンゴに対して負の仕事をする場合)を考えてみよう。
 下に落ちてくるリンゴが持っている運動エネルギーは、上に投げるときにリンゴに蓄えられる運動エネルギーとほぼ等しいはずである。
  (なお、厳密には、リンゴの運動中、空気の抵抗(摩擦)によって、エネルギーが、わずかに散逸する)
 手でキャッチする場合にも、ATPが蓄える化学エネルギーは、一部(50%〜70%)は、(負の)仕事に変換され、一部(50%〜30%)は、熱として捨てられる。
 この手でキャッチする過程において、「(ATPのもつ化学エネルギーから)変換された(負の)仕事」と「落下してくるリンゴの運動エネルギーの大部分」のペアは消滅する。
  (厳密には、一部のリンゴの運動エネルギーは、手でキャッチする際に、音、熱… などによって散逸する)

 式を使って示そう。

 リンゴを上に放り投げる際に、骨格筋がリンゴに加える仕事(リンゴにとって“正の仕事”に相当)を w骨格筋(放)[J] とする。 リンゴを上に放り投げるため骨格筋が運動をする際に、骨格筋が熱として浪費したエネルギーを q骨格筋(放)[J]とする。
 この際に消費されたATPの化学エネルギーを、EATP(放)[J]、空気等の摩擦によって奪われるエネルギーをq摩擦熱(放)[J]とすれば、
   EATP(放)= w骨格筋(放) + q骨格筋(放) + q摩擦熱(放)[J]  ・・・(1.11)
となる。 
 放り投げられたリンゴが、放物線を描き、落下する際、空気の摩擦熱として奪われるエネルギーをq空気摩擦熱[J]
とすると、キャッチされる直前のリンゴが持つ運動エネルギーKリンゴは、 Kリンゴ =w骨格筋(放) − q空気摩擦熱[J]   ・・・(1.12) となる
 リンゴをキャッチする際に骨格筋がリンゴに加える仕事(リンゴにとっては“負の仕事”に相当)を w骨格筋(受)[J]とする。 リンゴをキャッチするため骨格筋が運動をする際に、骨格筋が熱として浪費したエネルギーを q骨格筋(受)[J]とする。
 この際に消費されたATPの化学エネルギーをEATP受[J]、運動する手と空気の摩擦等によって奪われるエネルギーをq摩擦熱(受)[J]とすれば、
   EATP(受)= w骨格筋(受) + q骨格筋(受) + q運動摩擦(受)[J]   ・・・(1.13)
となる。
  リンゴをキャッチする際に生じる、音、摩擦…として散逸する熱をq音・摩擦擦(受)
とすると、  Kリンゴ =w骨格筋(受) + q音・摩擦擦(受)[J]   ・・・(1.14)
 となる。
  以上の過程で、散逸したエネルギーの総和は、E散逸=q骨格筋(放) + q摩擦熱(放) + q空気摩擦熱+ q骨格筋(受) + q運動摩擦(受) + q音・摩擦擦(受)[J]   ・・・(1.15)
である。
 「運動エネルギーの大部分と、負の仕事(その運動方向と逆向きに働き、運動エネルギーを減少させるような仕事)のペア」として消滅したエネルギーE消滅[J]は、
     E消滅=(運動エネルギーの大部分)+ 負の仕事(その運動方向と逆向きに働き、運動エネルギーを減少させるような仕事)[J]
         
=(Kリンゴ − q音・摩擦擦(受))+ w骨格筋(受)[J]  ((1.14)を使用)
         
=(Kリンゴ − q音・摩擦擦(受))+ (EATP(受)− q骨格筋(受) − q運動摩擦(受))[J]  ((1.13)を使用)
         
=(w骨格筋(放) − q空気摩擦熱 − q音・摩擦擦(受)) + (EATP(受) − q骨格筋(受) − q運動摩擦(受))[J]  ((1.12)を使用)
        =(EATP(放)− q骨格筋(放) − q摩擦熱(放) − q空気摩擦熱 − q音・摩擦擦(受)) + (EATP(受)− q骨格筋(受) − q運動摩擦(受))[J]
            ((1.11)を使用)
        = (EATP(放)+EATP(受)) −E散逸 [J]  ((1.15)を使用)
 となる。
  この式は、骨格筋の運動(放り上げる&受け止める)を引き起こすATPの化学エネルギーから、熱として散逸したすべてのエネルギーを除いた部分が、完全に消滅することを意味している。 (なお、このE消滅[J]の値が正であることは、容易に確認できる)
  すなわち、この式は、「手でキャッチすることによって、リンゴは、結局、元の状態に戻っていても、散逸エネルギー以外のエネルギーが減っている」ことを意味している。
  なぜなら、手や腕(骨格筋)の運動にともなって、ATPの化学エネルギーが減少しており(消費されており)、
   「減少した(消費された)ATPの化学エネルギー」>「熱、空気との摩擦、音などの、あらゆる散逸するエネルギー」
  となっているからである。

  ATPの化学エネルギーの起源は、そもそも、太陽光のエネルギー(太陽からの熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)のエネルギー)であった。
  その太陽から得たエネルギーの一部は、熱とはならずに、完全に消滅するのである。

 つまり、リンゴを上に放り上げて再びキャッチする過程で、熱、空気との摩擦、音などの、あらゆる散逸するエネルギーを考慮しても、部分的には、エネルギーが完全に消滅するのである。
 すなわち、「リンゴ、地球、人、空気」を含む「孤立系」において、エネルギーが減少しているのである。
 このことは、この「リンゴ、地球、人、空気」を含む「孤立系」において、エネルギー保存則は成立し続けていないことを意味している。

 ※なお、「リンゴ、地球、空気」を“ある系”と見なし、「人」がリンゴに与える仕事を外力とみなせば、熱力学第一法則が成立し続けていると言える。



 他にも、「孤立系」の中で──  例えば、「反復横跳びをする。キャッチボールする。縄跳びをする。自転車をこいで加速しブレーキをかけて停止する。手を振る。走って往復する(シャトルランをする)。歩いて往復する。自動車を運転する(アクセルとブレーキで加速と減速を繰り返す)。…」ということがあると、いずれも、ある運動エネルギーと、それに対する“負の仕事”の作用によって、エネルギーは部分的に完全に消滅するのである。

 この部分的なエネルギーの消滅は、当然、人や動物が関わらない、様々な自然現象の過程においても起きうる。
 例えば、風によって木の枝や葉っぱがゆれる過程、波によって砂粒等が往復する過程、風向きがめまぐるしく変わる過程、水流がめまぐるしく変わる過程、乱流、台風… において部分的なエネルギーの消滅が起きうる。 すなわち、これらの自然現象における過程においても、ある運動エネルギーの大部分と「負の仕事」のペアが消滅することによって、トータルのエネルギーが減少しうるのである。

 つまり、すべてのエネルギーは、最終的に、全て熱になるとは、限らないのである。
 なぜなら、ある運動エネルギーの大部分と「負の仕事」のペアは、完全に消滅してしまうからである。


 以上のような「負の仕事(その運動方向と逆向きに働き、その運動エネルギーを減少させるような仕事)のペアは、互いに消滅する」というしくみは、『地球の温度を下げる効果』をもたらすと考えられる。
 そして、それどころか、地球のエネルギーが減り続けて、早々と寒冷化してしまうことさえも示唆しうる。
 しかし、実際は、そうなっていない。
 なぜなら、実際は、「リンゴ、地球、人、空気」は、決して、孤立系ではなく、太陽光を浴び続けることによって、エネルギーが供給され続けているからである。


 運動エネルギーの大部分と「負の仕事」のペアが消滅するしくみは、『地球の温度を下げる効果』を説明するのみならず──  「風によって木の枝や葉っぱがゆれる過程、波によって砂粒等が往復する過程、風向きがめまぐるしく変わる過程、水流がめまぐるしく変わる過程、乱流、台風… というダイナミックで多様な自然現象や、人間を含む動物による多彩な運動」、すなわち、「人類を含む地球上の自然(nature)が生む、あらゆるダイナミックでバラエティに富んだ運動、活動…」を支えているとも言えるのである。


 以上、「熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)は、エネルギーを持ち去らない」という前提のもとで、「地球の温度を低下させるしくみ」として考えられる、次の3つを説明した。

  1.100%真空が実在していないので、物体の周囲の空気(分子)の熱伝導&対流によって、エネルギーが持ち去られ続けている。

  2. 太陽から供給されるエネルギーの一部が、光合成や太陽光発電によって蓄えられる化学エネルギー、雲や風や海流として蓄えられる運動エネルギーや重力ポテンシャルエネルギーに変換される。

  3.ある(外部)運動エネルギーと負の仕事(その運動方向と逆向きに働き、その運動エネルギーを減少させるような仕事)のペアとして、互いに消滅してしまう。


 これらによって、「熱放射(0.1〜100μmの波長の電磁波)は、エネルギーを持ち去らない」という前提のもとで、「地球の温度が上がり続けないこと」「放射冷却と呼ばれた現象」「黒体放射」について説明できるだけではない。

 「太陽からの熱放射によって地球に届けられたエネルギーが、「光合成、太陽光発電…」によって、あるいは、「雲、風海流」としてエネルギーを蓄え、“運動エネルギーの大部分と「負の仕事」のペアが消滅するしくみ”として活用されうる(消費されうる)」からこそ、このダイナミックで多様な自然(nature)の運動が成立していることを説明できるのである。

 このことは、単に、「太陽からの熱放射によって地球に届けられたエネルギーが、すべて地球からの放射によって持ち去られ続けている」と考えるだけでは、説明できないのである。




※左側のバランスは、「熱放射がエネルギーを持ち去る」という前提で成立するものである。
 これまで、多くの場所でこのように説明されてきた。 しかし、この左側のバランスでは、現実にある、ダイナミックで多様な自然(nature)の運動が成立していることや「石油や石炭などの化石燃料が存在すること」を説明できない。

 右側のバランスは、「熱放射がエネルギーを持ち去らない」という前提で成立するものである。
 この右側のバランスは、現実にある、ダイナミックで多様な自然(nature)の運動が成立していることや「石油や石炭などの化石燃料が存在すること」を説明できる。


 なぜ、これまで、「太陽からの熱放射によって地球に届けられたエネルギーが、すべて地球からの放射によって持ち去られ続けている」と、シンプルに説明され続けて来たのか?

 それは、おそらく、(熱放射を含む)「エネルギー保存則」に他ならないと思われる。
 すなわち、(証明されていない)経験則に過ぎなかった「エネルギー保存則」を守るために、作り上げられた説明が、「太陽からの熱放射によって地球に届けられたエネルギーが、すべて地球からの放射によって持ち去られ続けている」というシンプルな説明だったのだと思われる。

 このシンプルな説明は、(ダイナミックで多様な運動を持っている)豊かな自然(nature)から乖離しているように思われる。

 ここにあるのは、『「エネルギー保存則」の呪縛』と呼べるものかもしれない。

 ※あのアインシュタインも、この『「エネルギー保存則」の呪縛』のせいで、(特に一般相対性理論において)矛盾(板挟み、行き詰まり…)に至ってしまったと言えるだろう。

 ※『ヘリウムの方が重いので、星はつぶれようとするが水素の燃えかたをよくすることによって温度を上昇させ、より大きい圧力を発生させて、つぶれるのを防いでいる。』という苦し紛れの説明がこれまで見過ごされてきたことも、この『「エネルギー保存則」の呪縛』のせいだと言えるだろう。

 ※そもそも、量子物理学(→結果4)に登場する「ある短時間ならエネルギー保存則を破って仮想粒子が生じることができる」という説明は、この『「エネルギー保存則」の呪縛』に対して風穴を開けているものの1つ(見直しを迫っているものの1つ)であると見なせるように思われる。


 もう、そろそろ、『光子を含めて「エネルギー保存則」が成立しているはずだ』『「エネルギー保存則」に異を唱えることは、即、間違い(非科学)であることを意味している』『時空はどこまでも連続である』のような、これまでの物理学の常識(思い込み、ロックイン)から脱する必要があるのではないでしょうか──  ということを“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、示しているように思われる。



《光の反射と屈折》

◎  光子の進行中に、鏡に遭遇すると、なんらかのしくみで原始ヒッグス場ユニットの方向がクルッと変化し、(入射角=反射角となるような)新たに共転回する相手を獲得して、その方向に進むのだろうか?  鏡の中の何か(原子核?)と衝突することによって(運動量保存則に基づいて)反射するのだろうか?  詳細な検討は、今後の課題である。
→光子の進行中に、鏡に遭遇すると、なんらかのしくみで原始ヒッグス場ユニットの方向がクルッと変化し、(入射角=反射角となるような)新たに共転回する相手を獲得して、その方向に進むのだろうと思われる。(鏡の中の何かと衝突することによって(運動量保存則に基づいて)反射するとは考えにくい。もしそうだとすると衝突することによって、光子の振動数が減り、色が変わるはずだからである) 詳細な検討は、今後の課題である。




結果4
《電子の定常状態と電子軌道》
◎大改訂

 一方で、陽子に束縛された電子は、定常状態と言えど、円軌道や楕円軌道をとっている以上、“加速”や“減速”をしているはずである。
 それなのに光子が放出されないのは、「電子の運動エネルギー順位Knが変化しない限り、光子を放出しない」からである。
 例えば、電子軌道の「3s軌道、3p軌道、3d軌道」は、いずれも、電子の運動エネルギー順位K3の所産であり続けるので、(たとえ円軌道や楕円軌道をとっていても)いずれも、光子を放出しないことになる。

 この「電子の運動エネルギー順位Knが変化しない限り、光子を放出しない」ことを考慮に入れることによって、“電子軌道”がどのように成立しているがわかる。
 それを以下に示す。

 例えば、電子軌道の「3s軌道、3p軌道、3d軌道」の様子は、次のように図示できる。
 なぜなら、このような配置が「電子の運動エネルギー順位K3が変化しない」という条件を満たすからである。
3s軌道
3p軌道
3d軌道

 こうであれば、3s軌道、3p軌道、3d軌道は、いずれも、一定の「電子の運動エネルギー順位K3」の所産であり続けることになる。

 そして、「運動エネルギー順位Knが変化しない限り、電子から光子が放出されることはない」ので、たとえ、電子が、円運動や楕円運動をとることに伴って加速や減速していたとしても、「光子が生じないような、定常状態」が成立することになるのである。

 このように配置してはじめて、定常状態と呼べるものになるということは── まさに、『前提1.原子の中の電子の軌道角運動量mvr は、h/2πの1倍だけをとるとき、定常状態となり、光子を放出しない』を説明するものである。

 すなわち、例えば、下記のような配置は、「運動エネルギー順位Kn」を変化させてしまう結果、光子を放出してしまうので、定常状態とは呼べないことになる。
3p軌道とは呼べない
 楕円軌道なので、陽子の近くでは、速度が増し、陽子から遠く離れると速度が落ちる。
 (mv=h/λe にしたがって、電子の波長λeについては、陽子の近くでは短くなり、陽子から遠く離れると長くなる)
 このことは、楕円軌道を一周する間に、「vn2πke2/nh「λn=h/mv=nh2/2πmke2」、「運動エネルギー順位Kn」が変化すること、すなわち、“光子が放出されること”を意味している。
 つまり、このようにして楕円軌道を一周する過程は、「光子が生じないような、定常状態」ではないのである。

 例えば、円軌道ならば次のようになる
3s軌道とは呼べない。
 これならば、楕円軌道を一周する間に、「vn2πke2/nh「λn=h/mv=nh2/2πmke2」、「運動エネルギー順位Kn」が変化しないという意味では、「光子が生じないような、定常状態」と呼べるかもしれない。
 しかし、これは、3p軌道、3d軌道と同じエネルギーを持つところの定常状態とは呼べない。 なぜなら、「本来の3s軌道の電子が持っている運動エネルギー(波長λ3)と等しいのに関わらず、電磁気のポテンシャルエネルギーが大きく異なり続けている」という矛盾があるからである。 つまり、上の図は、3s軌道の実体像とは呼べないものなのである。
 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、3s軌道の実体像とは呼べるものは、やはり、下の図ようなものに限られるのである。
3s軌道
※これが、「3p軌道、3d軌道と同じエネルギーを持つところの定常状態」と呼べるものである。

 これらの「3s軌道とは呼べない、円軌道」と「3s軌道とは呼べる、円軌道」は、「2πr33λ3」か、「2πr3=λ3」かという違いを持つ。
  より一般化して書けば、「2πrnnλn」か、「2πrn=λn」かという違いである。

 前者の「2πrn=nλn」からは、「ボーアの原子模型」の導出過程で登場する「rn=n2h2/2mke2」という式が導かれる。
 後者の「2πrn=λn」は、やはり、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の原始模型の前提、「1.原子の中の電子の軌道角運動量mvr は、h/2πの1倍だけをとるとき、定常状態となり、光子を放出しない」と調和しているものである。

 前者の「2πrn=nλn」は、「過剰な、量子化の条件である」ということが言えるものなのかもしれない。  詳細な検討は、今後の課題である。





 このように、「電子の運動エネルギー順位Knが変化しない限り、光子を放出しない」という説明は、電子が円軌道を取っているときによくあてはまる。


 一方、陽子に束縛された電子が、楕円軌道をとっている場合は、電子の運動エネルギー順位Knが変化する以上、光子が放出される。
 その際に放出される光子は、まさに原子のスペクトルとして観測されるので問題ないのだった。(→結果1《ボーアの原子模型》

 電子の「1s軌道」、「2s軌道、2p軌道」、「3s軌道、3p軌道、3d軌道」までを簡単に図示すると次のようになる。

※四角は、電子ヒッグス場ユニット(eHU)に相当する。

※2p軌道、3p軌道は、8の字を描くような軌道である。

※3d軌道は、「8の字を描くような軌道」2つ分ではなく、あくまで、「一筆書き」をするような軌道である。
 だから、図のようにつぶれていると考えられる。 詳細な検討は、今後の課題である。


 例えば、電子軌道の「1s軌道」、「3s軌道」、「3d軌道」の詳細は、次のように図示できる。


1s軌道
3s軌道
3d軌道

 円軌道であれば、1s軌道は、2s軌道は、3s軌道は、「運動エネルギー順位Kn」が一定なので、光子が放出しない。
 一方、2p軌道、3p軌道、3d軌道は、「運動エネルギー順位Kn」を変化させてしまう結果、光子を放出してしまうことになる。 しかし、光子は、エネルギー非保存の所産なので問題ない。
 そして、それらの光子は、観測される原子のスペクトルと調和していると考えられる。




《不確定性原理(不確定性関係)と量子ゆらぎ(仮想粒子)の実体──(単振動振幅)確定性原理》
◎そのとは、次の記述から、よく読み取れる。
→そのとは、次の記述から、よく読み取れる。

※グレーで示したのは、結果的に、自然(nature)からの乖離につながると考えられるからである。

抽象的、あいまいであるという科学スタイルの存在意義は──  保身上のこと(否定されないこと、批判されないこと、反証されないこと)以外に何かかあるだろうか?

 少なくとも、真実探求上(自然(nature)の探求上)は、マイナスであるように思われる。

※グレーで示したのは、結果的に、自然(nature)からの乖離につながると考えられるからである。

「抽象的であいまいである」という科学スタイルが持っている、否定されくい(批判されにくい、反証されにくい)という性質は、実は、同時に、進化しにくくなる(真実を探求にくくなる、自然(nature)を探求しにくくなる)というマイナスの性質でもあると思われる。


考察6
◎追加

『取れるエネルギーと必要とした電気を比べるとたかだか同じで、ロスがあるからたいてい損をする。取り出せるエネルギーがエネルギーの方が小さい、というのが熱力学としてまとめられているものの第一法則、第二法則の内容である。これは証明されたことではない。不思議なことに、人間にとって非常に大事な基本的なものは証明されていない。』
(『東京大学公開講座 地球』 p.198 VIII 地球の温暖化 小宮山宏  東京大学出版会 下線は、筆者による)
※この記述から「エネルギー保存則は、実は証明されたものではない」ことがわかる。


◎ そして、エネルギー保存則は、経験則であるのに関わらず、これまで、物理学の根幹を成す、普遍的&絶対的な法則として君臨してきた。
→そして、エネルギー保存則は、証明されたわけではなく、経験則であるのに関わらず、これまで、物理学の根幹を成す、普遍的&絶対的な法則として君臨してきた。

◎追加

 ※なお、“熱放射(∈光子)は、エネルギーを持ち去る”という前提よりも、“熱放射(∈光子)は、エネルギーを持ち去らない”という前提の方が、シュテファン=ボルツマンの法則(『ある温度Tを持つ黒体は、熱輻射(=熱放射)として、I =ρT 4 [W/m2]のエネルギーを放出する』)と、よく調和している。 (参考『シュテファン=ボルツマンの法則』Wikipedia)

 シュテファン=ボルツマンの法則が示す、式『I =ρT 4 [W/m2]』は、黒体から、1秒間に、1平方メートルあたり、熱放射(∈光子)として、放出されるエネルギーに相当する。([W]=[J/s])

 “熱放射(∈光子)は、エネルギーを持ち去らない”のであれば、この式の理解は容易である。 1秒
後であっても、2秒後であっても、温度が一定である限り、同じ熱放射(∈光子)は、エネルギーが放出され続けることになる。 もし、(伝導や対流によって)一切温度が変化しなければ、経過時間に比例した分だけ、熱放射(∈光子)のエネルギーが放出され続けることになる。
 しかし、逆に、本当に“熱放射(∈光子)が、エネルギーを持ち去る”のならば、この式の意味の理解は、とたんに困難になる。
 なぜなら、例えば、「0.1秒経過すると、熱放射(∈光子)によって、エネルギーが持ち去られる結果、温度が下がる。 0.2秒経過すると、先の0.1秒間の温度の低下に伴って、より小さなエネルギーだけが持ち去られて、より小さな温度だけ下がる。 0.3秒経過すると、先の0.2秒間の温度の低下に伴って、さらに小さなエネルギーだけが持ち去られて、より小さな温度だけ下がる。…」というように、熱放射(∈光子)によるエネルギーの持ち去りによって温度が下がることに伴い、時間経過とともに「熱放射(∈光子)のエネルギーの放出量」が減少し、1秒間に放出されるエネルギーである、『I =ρT 4 [W/m2]』が、何を意味しているのかわかならくなってしまうからである。
 つまり、本当に“熱放射(∈光子)が、エネルギーを持ち去る”のならば──  一定の温度T[K]のまま、1秒が経過することは、不可能であるので、『I =ρT 4 [W/m2]』という数式が、意味不明なものになってしまうのである。
 すなわち、“熱放射(∈光子)が、エネルギーを持ち去る”のならば、ある温度Tにおける、「熱放射(∈光子)のエネルギーの放出量」を、[W]=[J/s]を含む単位によって定義することは、無理のあることなのである。
 “1秒間における&ある温度Tにおける”熱放射のエネルギー量が、『I =ρT 4 [W/m2]』であるということは、ありえないのである。
 つまり、“熱放射(∈光子)が、エネルギーを持ち去る”という前提は、『I =ρT 4 [W/m2]』の式が、本当のところは、何を意味しているのかの理解を、とても困難にしてしまうのである。


◎さらには、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の根本部分やおよび、“自然な世界観(3Steps原理)”が、反証されたことを意味する
→さらには、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の根本部分や“自然な世界観(3Steps原理)”が、反証されたことを意味する
◎“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の根本部分やおよび、“自然な世界観(3Steps原理)”が、反証されなかったことを意味する。
→“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)の根本部分や“自然な世界観(3Steps原理)”が、反証されなかったことを意味する。
◎この実験に対する動機付けまれるのである。
→この実験に対する動機付けのである。
◎  「熱放射(光子の総和)や重力波(重力子の総和)がエネルギーを持ち去らないこと」という予測──。
→  「熱放射(光子の総和)や重力波(重力子の総和)がエネルギーを持ち去らない」という予測──。
大きな見直しせまられることを意味する。
大きな見直しせまられることを意味する。
ところどころ見直しせまられることを意味する
ところどころ見直しせまられることを意味する



2017年7月30日 2.14→2.14.1
◎上部リンク削除

《一般相対性理論とエネルギー保存則について》


《重力場の線形性について(詳細版)》

◎ 抽象的な数式のみならず、その解釈、すなわち、幾何的な構造を持つ実体像も重視する“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、
→抽象的な数式のみならず、その解釈、すなわち、具体的な幾何的実体像(視覚的な描像、物理的なイメージ、“true picture at Planck scale”…)も重視する“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、
◎  この結論は、“抽象的な数式”のみを重視している限り、絶対にたどり着けない結論と言えるかもしれない。
 なぜなら、『「E=mc2が成り立つ」ゆえに「あらゆるエネルギーは質量を持つ」、そして「重力場は、エネルギーである」ことにより、「重力場は、質量である」』という論理展開自体は、100%正しいからである
→ この結論は、“抽象的な数式”の解釈を軽視している限り、絶対にたどり着けない結論と言えるかもしれない。
 なぜなら、『「あらゆるエネルギーは質量を持つ」「重力場は、エネルギーである」「重力場は、質量である」』という論理の流れ自体は、100%正しくて非の打ち所がないからである
◎  すなわち、“抽象的な数式”の解釈を表面的に行う(軽視する)限り、(論理展開自体は100%正しいので)こういった考えの中にひそむ間違い(自然(nature)からの乖離)に気づくことはできないのだ。
→ すなわち、「E=mc2」から導く「あらゆるエネルギーは質量を持つ」という解釈の部分を軽視している限り、(その後の論理展開自体は100%正しいので)「重力場は、質量である」という考えの中にひそむ間違い(自然(nature)からの乖離)に気づくことはできないのだ。
◎  しかし、「E=mc2」という数式の持つ本当の意味、すなわち、その数式が意味する幾何的な実体像を重視してはじめて──  「あらゆるエネルギーは質量を持つ」「重力場がエネルギーを持つのは確かだから重力場も質量を持つ」「“重力場のエネルギー”そのものを“質量”と見なし、新たな“時空の曲がり”の原因として方程式に代入するべきであるという説明、自然(nature)から乖離していることに気づくことができるのだ
 つまり、この“自然(nature)か乖離した説明”が存続するようになってしまったのは、抽象的な数式の解釈、すなわち、具体的な幾何的な実体像を軽視したからに他ならないのである。
→  しかし、「E=mc2」という数式が持つ本当の意味、すなわち、その数式が意味する具体的な幾何的実体像(視覚的な描像、物理的なイメージ、“true picture at Planck scale”…)を重視すれば、「あらゆるエネルギーは質量を持つ」「重力場がエネルギーを持つので重力場も質量を持つ」「“重力場のエネルギー”そのものを“質量”と見なし、新たな“時空の曲がり”の原因として方程式に代入するべきである」──いずれの説明も、自然(nature)から乖離していることに明確に気づくことができる。
◎  “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、「重力場のエネルギーそのものが(“物体(質量)”という大元の重力子の放出源のように)新たに重力子を放出する源として働き続ける能力を持つ(=新たに質量を持つ)」という意味での非線形性は実在しないと、はっきり断言できる。 なぜなら、「重力場のエネルギー(=「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の通過点として蓄えられるものの総和)と 質量(=「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の放出源として働き続ける能力)が、全く別物である」ことは明白だからである。
 “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、「重力場のエネルギーそのものが(“物体(質量)”という大元の重力子の放出源のように)新たに重力子を放出する源として働き続ける能力を持つ(=新たに質量を持つ)」という意味での非線形性は実在しない、そうはっきり断言できる。 なぜなら、『重力場のエネルギーと質量が全く別物であること』(=『「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の通過点として蓄えられるエネルギーの総和と「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」の放出源として働き続ける能力が全く別物であること』)は明白だからである。
◎ ※
「重力場が、新たな質量になる」「“物体(質量)から生まれたにすぎない重力場”が新たな質量になり、そこから、新たな重力場が生まれる」という── 非線形的なアイディアは、他ならぬ、アインシュタインの心の中から始まった。
 ※「重力場が、新たな質量になる」「“物体(質量)が生んだ重力場”が新たな質量になり、その新たな質量から、さらに新たな重力場が生まれる」というと重力場の非線形性」のアイディアは、他ならぬ、アインシュタインの心の中から始まった。
◎  その理由の1つは、“E=mc2”という抽象的な数式について、あらゆるエネルギーは質量を持つ」という自然(nature)から乖離した解釈を、アインシュタインが導いたからである。
→ その根本理由は、“E=mc2”という抽象的な数式から、「エネルギーは質量を持つ」という自然(nature)から乖離した解釈を、アインシュタインが導いたことである。
◎「あらゆるエネルギーは、質量を持つ」ことを前提とすれば、「(エネルギーを持つ)重力場が、新たな質量になるのだ」という考えが、自然(nature)から乖離していることに気づくことはできないのは当然である。
→「エネルギーは質量を持つ」を前提とすれば、「(エネルギーを持つ)重力場が、新たな質量になるのだ」という考えが、自然(nature)から乖離していることに気づくことができなくなるのは当然である。
ミクロの自然(nature)についての幾何的実体像(視覚的な描像、物理的なイメージ、“true picture at Planck scale”…)を軽視している限り、このことに気づくことができないのである。
ミクロの自然(nature)についての具体的な幾何的実体像(視覚的な描像、物理的なイメージ、“true picture at Planck scale”…)を軽視している限り、この乖離に気づくことができないのである。
◎  つまり、この抽象的な数式(この場合は“E=mc2”)は、慎重に扱わないと、人を裏切りうるのである。
→ つまり、抽象的な数式(例えば、“E=mc2”)は、慎重に扱わないと、人を裏切りうるのである。 (→考察2))
◎  E=mc2は、本来、決して「あらゆるエネルギーが質量を持っていること」を示す式ではありえないのだ。
 E=mc2は、本来、決して「あらゆるエネルギーが質量を持っていること」を示す式ではありえないのだ。
◎ 実際は、質量とエネルギーは、厳密には、100%等価ではないのだ。

 実際は、質量とエネルギーは、100%等価ではないのだ。
◎ その理由、少なくとも、次の3つ挙げられる。
→ その理由を整理すると、次のようになる

 1.質量とは、「重力子の放出源として働き続ける能力」であり、 質量エネルギーE=mc2とは、運動エネルギー(内部&外部)に他ならない。

 2.光子は、「エネルギーを持つけれども、質量を持たない」。  だからこそ、光速で進める。
  つまり、あらゆるエネルギーが質量を持っている」という解釈や前提は、アインシュタイン自身が提唱した、光量子仮説の式E=hνと矛盾してしまっている。

 3.電磁波のエネルギー(光子の総和のエネルギー)のみならず、“電荷エネルギー”、“磁極エネルギー”、電磁場のエネルギー(仮想光子の総和のエネルギー)、重力子&重力場のエネルギーも、それら自体は、“重力子の放出源”ではなく、質量を持っていない。
  (Etotal =mc2 + aQc2 + bm1c2 +α」と表記できることは、すでに示した)

 1.質量とは、「重力子の放出源として働き続ける能力」であり、 質量エネルギーE=mc2とは、「静止質量エネルギー+(外部)運動エネルギー」、すなわち、運動エネルギー(内部&外部)に他ならない。
  つまり、質量と等価なのは、「エネルギー」ではなく、「運動エネルギー(内部&外部)」なのである

 2.エネルギーには、質量エネルギー(=運動エネルギー(内部&外部))の他に、少なくとも、電荷のエネルギー、磁極のエネルギー、光子のエネルギー、重力子のエネルギー、電磁波のエネルギー、重力波のエネルギー、電磁場のエネルギー、重力場のエネルギーがある。
 これらの質量エネルギー(=運動エネルギー(内部&外部))以外のエネルギーは、いずれも“重力子の放出源として働き続ける能力”、すなわち、質量を持っていない


 3.エネルギーを持っている「光子や重力子、電磁波や重力波」は、光速で移動できるという意味においても、質量を持っていない
 したがって、「エネルギーが質量を持っている」という解釈や前提は、例えば、アインシュタイン自身が提唱した、光量子仮説の式E=hνと矛盾してしまっているのである

◎つまり、幾何的実体像を重視する“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、「あらゆるエネルギーが質量を持っている」という解釈は、自然(nature)乖離していることが、はっきりわかるのである。
→ このように、具体的な幾何的実体像(視覚的な描像、物理的なイメージ、“true picture at Planck scale”…を重視する“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)によれば、「あらゆるエネルギーが質量を持っている」という解釈は、自然(nature)から乖離していることが、はっきりわかるのである。
◎  ※そういう意味で、mc2=E、あるいは、Em=mc2 が、誤解釈、誤用、濫用… を予防する表記と言えるのかも知れない。
→  ※そういう意味で、mc2=E、あるいは、Em=mc2 が、誤解釈、誤用、濫用…を予防する表記と言えるのかも知れない。 詳細な検討は、今後の課題である
 ※なお、例えば、光子によって対生成した電子や陽電子のペアは、質量を持つので、光子のエネルギーが“質量に変換される”ということはありうる。
 ※なお、例えば、光子によって、電子や陽電子のペアが対生成したり、原子が(外部)運動エネルギーを獲得して熱を持ったりする過程は、新たな質量の生成を意味するので、光子のエネルギーが“質量に変換される”ということはありうる。
◎  また、ある物体が、重力ポテンシャルエネルギー(重力場のエネルギー)を利用して、運動エネルギーを獲得した場合、ここにあるのは、“質量への変換”の例だと言える。
  (質量エネルギーとは、静止質量エネルギーと運動エネルギーの和である)
→ また、例えば、ある物体が、重力ポテンシャルエネルギー(重力場のエネルギー)を利用して、(外部)運動エネルギーを獲得した場合も、新たな質量の生成を意味するので、重力場のエネルギーが“質量に変換される”ということもありうる
  (質量エネルギーとは、静止質量エネルギーと(外部)運動エネルギーの和であった
◎追加 ただし、光子や重力場は決して質量(重力子の放出源として働き続ける能力)を持っておらず、あくまで新たに獲得された(外部)運動エネルギーが質量(重力子の放出源として働き続ける能力)を持っているのである。

◎以下該当部分 運動エネルギー→(外部)運動エネルギー
 ※なお、“グルーオンの集積したひも”を構成するプレオン∴(→結果2)の運動エネルギーも、質量をもつ。
→ ※なお、“グルーオンの集積したひも”が、そのまま形を保ちながら運動できることを前提とするからこそ、“グルーオンの集積したひも”を構成するプレオン∴(→結果2)が、(外部)運動エネルギー、すなわち、質量を持つと考えられる。 もし、“グルーオンの集積したひも”はそのまま形を保ちながら運動できないのならば、クォークの運動エネルギー(内部&外部)のみが質量を担うと考えられる。 詳細な検討は、今後の課題である
 この「物質が存在しないときの重力場の方程式」は、下の一番左の図のものに相当すると考えられる
→ この「物質が存在しないときの重力場の方程式」は、下の一番左の図のものに相当すると見なすことができる

◎テーブル ※一番左の図、「物質が存在しないときの重力場の方程式」に相当し、「1個の仮想的な質点によって、そのまわりにつくられた重力場」である。
→※一番左の図、「物質が存在しないときの重力場の方程式」、すなわち、「1個の仮想的な質点によって、そのまわりにつくられた重力場」に相当すると見なすことができる。
◎テーブル  ※右側の2つは、物質が存在するときの重力場を表している。
 その、仮想質点と物質の“重力子の放出源として働き続ける能力”が全く等しいのなら、2重の緑線で囲まれた部分の重力場は、3つとも、全く等しくなる
→ それに対して、右側の2つは、物質が存在するときの重力場を表していると見なすことができる

 仮想質点と物質の“重力子の放出源として働き続ける能力”が全く等しいので、2重の緑線で囲まれた部分の重力場は、3つとも、全く等しくなっているのだった

※一番左が、「重力場のエネルギー成分tσμ」が作る重力場、すなわち、「物質がないときの重力場」(仮想的な質点が作る重力場)に相当し、
 右側の2つは、「物質のエネルギー・テンソルTσμ」が作る重力場、すなわち、物質が存在するときの重力場を表していると考えることができる。

 その、仮想質点と物質の“重力子の放出源として働く能力”が全く等しいのなら、2重の緑線で囲まれた部分の重力場は、3つとも、全く等しくなる

※一番左が、「重力場のエネルギー成分tσμ」が作る重力場、すなわち、「物質がないときの重力場」(仮想的な質点が作る重力場)に相当していて、
 右側の2つは、「物質のエネルギー・テンソルTσμ」が作る重力場、すなわち、物質が存在するときの重力場に相当していると見なすことができる。

 やはり、仮想質点と物質の“重力子の放出源として働く能力”が全く等しいので、2重の緑線で囲まれた部分の重力場は、3つとも全く等しくなっている

◎それは、アインシュタイン方程式の原形(53)の左辺は、『「重力場のエネルギー成分tσμ」+「物質のエネルギー・テンソルTσμ」』が作る重力場(時空の曲り)から、「重力場のエネルギー成分tσμ」がつくる重力場(時空の曲り)を引いたものであるということ──  すなわち、アインシュタイン方程式の原形(53)の左辺は、単に、「物質のエネルギー・テンソルTσμ」』が作る重力場(時空の曲り)を表記する式に、相当することを意味するのである
→それは、アインシュタイン方程式の原形(53)の左辺は、『「重力場のエネルギー成分tσμ」+「物質のエネルギー・テンソルTσμ」』が作る重力場から、「重力場のエネルギー成分tσμ」がつくる重力場(時空の曲り)を引いたものであるということ──  すなわち、アインシュタイン方程式の原形(53)の左辺は、単に、「物質のエネルギー・テンソルTσμ」』が作る重力場を表記する式に、相当することを意味するのである

gσβΓαβμ=−κ[(tσμTσμ)−δσμtT/2
(52)
(−g1/2=1  
『「重力場のエネルギー成分tσμ」+「物質のエネルギー・テンソルTσμ」』が作る重力場(時空の曲り)
gσβΓαβμ=−κtσμδσμt/2
(51)
(−g1/2=1  
「重力場のエネルギー成分tσμ」がつくる重力場(時空の曲り)

Γαμν,αΓαμβΓβνα  =−κTσμgμνT/2
(53)
(−g1/2=1  

「物質のエネルギー・テンソルTσμ」』が作る重力場(時空の曲り)

gσβΓαβμ=−κ[(tσμTσμ)−δσμtT/2
(52)
(−g1/2=1  
『「重力場のエネルギー成分tσμ」+「物質のエネルギー・テンソルTσμ」』が作る重力場
gσβΓαβμ=−κtσμδσμt/2
(51)
(−g1/2=1  
「重力場のエネルギー成分tσμ」がつくる重力場

Γαμν,αΓαμβΓβνα  =−κTσμgμνT/2
(53)
(−g1/2=1  

「物質のエネルギー・テンソルTσμ」』が作る重力場

◎中央の余計なテーブルを消去

物質が存在しない所での重力場の方程式
Γαμν,αΓαμβΓβνα =0
 (47)
(−g1/2=1  

gσβΓαβμ=−κtσμδσμt/2
(51)
(−g1/2=1  

が、意味するもの

物質が存在する所での重力場の方程式
Γαμν,αΓαμβΓβνα  =−κTσμ)−gμνT/2
(53)
(−g1/2=1  

が意味するもの

※左が、「重力場のエネルギー成分tσμ」が作る重力場、すなわち、「物質がないときの重力場」(仮想的な質点が作る重力場)に相当し、
 右は、「物質のエネルギー・テンソルTσμ」が作る重力場、すなわち、物質が存在するときの重力場を表している。

物質が存在しない所での重力場の方程式
Γαμν,αΓαμβΓβνα =0
 (47)
(−g1/2=1  

gσβΓαβμ=−κtσμδσμt/2
(51)
(−g1/2=1  

が、意味するもの

物質が存在する所での重力場の方程式
Γαμν,αΓαμβΓβνα  =−κTσμ)−gμνT/2
(53)
(−g1/2=1  

が意味するもの

※左が、「重力場のエネルギー成分tσμ」が作る重力場、すなわち、「物質がないときの重力場」(仮想的な質点が作る重力場)に相当し、
 右は、「物質のエネルギー・テンソルTσμ」が作る重力場、すなわち、物質が存在するときの重力場を表している。

◎  すると、 「この仮想質点の、重力子の放出源として働き続ける能力」=「太陽系のすべての天体の総和の、重力子の放出源として働き続ける能力」に等しいものと定義されることになる。
  (ここに、(重力子の通過点である)重力場が持っているエネルギーが、「重力子の放出源として働き続ける能力」、すなわち、質量になるという考えが入り込む余地はどこにもない
→ すると、 「この仮想質点の、重力子の放出源として働き続ける能力」=「太陽系のすべての天体の総和の、重力子の放出源として働き続ける能力」と定義されることになる。
  (ここに、(重力子の通過点である)重力場が持っているエネルギーが、「重力子の放出源として働き続ける能力」、すなわち、質量になるという考えがどこにも入り込んでいない
◎  ※だからこそ、 アインシュタイン方程式の右辺−kTμνの成分の近似値≒−(NM2n)×(1/r2)(≒−(NM/4πn)×(1/r2))は、この緑の部分であることを示すための項、(1/nr2)を含んでいると理解できることがわかる。
→  ※だからこそ、 アインシュタイン方程式の右辺−kTμνの成分の近似値≒−(NM2n)×(1/r2)(≒−(NM/4πn)×(1/r2))は、この緑の部分であることを示すための項、(1/nr2)を含んでいることがわかる。
◎  すなわち、一般相対性理論(アインシュタイン方程式)の意味内容を損なわずに、数式上の非線形性(計量gμνに関する非線形性)を消すことに、アシュテカが成功したのだ。
→ つまり、一般相対性理論(アインシュタイン方程式)の意味内容を損なわずに、数式上の非線形性(計量gμνに関する非線形性)を消すことに、アシュテカが成功したのだ。
◎  そもそも、アインシュタインは、やむを得なく、リーマン幾何学に頼ったことを思い出さなければならない
→ そもそも、アインシュタインは、やむを得なく、リーマン幾何学に頼ったのだった
◎  “時空の曲り”の幾何的実体像を具体的にイメージできなかったからこそ、やむなく、抽象的で、時空が連続であることを前提とするリーマン幾何学に頼ることなったのだ。
→ “時空の曲り”や“重力場”についての具体的な幾何的実体像(視覚的な描像、物理的なイメージ、“true picture at Planck scale”…)をイメージできなかったからこそ、やむなく、抽象的で難解な(時空が連続であることを前提とするリーマン幾何学に頼ることなったのだ。
◎  そして、このリーマン幾何学の体系の数学事情を反映して、アインシュタイン方程式の数式が、(計量gμνに関する)非線形性を持つものになってしまった。
→  そして、このリーマン幾何学の体系の数学事情を反映して、アインシュタイン方程式の数式が、(計量gμνに関する)非線形性を持つものになってしまったに過ぎないのだ
◎  しかし、 その後、一般相対性理論(アインシュタイン方程式)の意味内容を損なわずに、数式上の非線形性(計量gμνに関する非線形性)を消すことに、アシュテカが成功した。
→ その証拠に、に、一般相対性理論(アインシュタイン方程式)の意味内容を損なわずに、数式上の非線形性(計量gμνに関する非線形性)を消すことに、アシュテカが成功した。
◎ したがって、この数式上の非線形性(計量gμνに関する非線形性)は──  重力場そのものが非線形であることを、全く意味していないと断言できる
→ 少なくともこのことから、この数式上の非線形性(計量gμνに関する非線形性)は──  重力場そのものが非線形であることを、全く意味していないことがわかるのである
◎テーブル、引用文中  そして最終的に、よく用いる方程式のなかで以前説明したおなじみのGという因子が、あたかも2Gになってしまったかのようになるのである。
→そして最終的に、よく用いる方程式のなかで以前説明したおなじみのGという因子が、あたかも2Gになってしまったかのようになるのである。
◎テーブル 
(p.224-226 『新しい重力理論 ニュートンから重力波まで』  下線は、筆者による)
→ (p.224-226 『新しい重力理論 ニュートンから重力波まで』 アーサー・クライン著 竹内均訳 講談社ブルーバックス
  下線は、筆者による)
◎  すなわち、このことは、質量M[kg]の物体が、自己の重力(重力ポテンシャルエネルギー)によって、コンパクト化していく場合──  ニュートン力学にもとづいて考えた場合、質量M[kg]のまま対し、一般相対性理論によると、質量2M[kg]であるかのように、ふるまうということでもある。
→ この記述内容を単純に言い換えれば、「質量M[kg]の物体が、自己の重力(重力ポテンシャルエネルギー)によって、コンパクト化していく場合──  ニュートン力学によれば、質量M[kg]のままなのに対し、一般相対性理論によると、質量2M[kg]であるかのように振る舞う」ということになる。
◎たかが、2倍といってあなどることはできない。
→たかが2倍といっても、あなどることはできない。
。なぜなら、質量が2倍になるということは、同時に、質量エネルギーMc2、時空の曲りも2倍になるということだからである。
→なぜなら、質量M[kg]が2倍になるということは、同時に、質量エネルギーMc2[J]重力場(時空の曲りも2倍になるということだからである。

ニュートン力学
アインシュタインの一般相対性理論
質量M、半径Rの単一物体の重力的自己エネルギー
あるいは結合エネルギー
Eb=GM2/R
Eb=2GM2/R
重力ポテンシャルφ
φ=GM/R
φ=2GM/R
質量M
M
2M
質量エネルギーMc2
Mc2
2Mc2
時空の曲り
(≒−(NM2n)×(1/r2
(≒−(NM/4πn)×(1/r2)))
(≒−(2NM2n)×(1/r2
(≒−(2NM/4πn)×(1/r2)))

ニュートン力学
アインシュタインの一般相対性理論
『質量M[kg]、半径R[m]の単一物体の重力的自己エネルギー
あるいは結合エネルギー』[J]
Eb=GM2/R[J]
Eb=2GM2/R[J]
重力ポテンシャルφ[J]
φ=GM/R[J]
φ=2GM/R[J]
質量M[kg]
M[kg]
2M[kg]
質量エネルギーMc2[J]
Mc2[J]
2Mc2[J]
重力場[N/kg]
F=GM/R2[N/kg]
F=2GM/R2[N/kg]
時空の曲り[1/m2
−(NM2n)×(1/r2[1/m2
(≒−(NM/4πn)×(1/r2))[1/m2
−(2NM2n)×(1/r2[1/m2
(≒−(2NM/4πn)×(1/r2[1/m2
※なお、時空の曲りが2倍になるのは、(重力ポテンシャルエネルギーに比例する時空の曲り、すなわち、自由落下で消せる方の時空の曲りが2倍になるからである。

◎ これまでは、「(線形な)ニュートン力学でのGという値が、一般相対性理論によると、2倍になる(2Gになる)」ことは、一般相対性理論(重力)が非線形であることの根拠であると見なされてきた。
 すなわち、Gが2Gになることは、上記のように、『実際の質量の横にある一種の“幽霊質量”』が生じること、すなわち、重力場が、新たな質量になるという重力場が非線形性を持つという考えによって説明されてきた。
→ これまでは、「(線形な)ニュートン力学でのGという値が、一般相対性理論によると、2倍になる(2Gになる)」ことは、一般相対性理論(重力場)が非線形であることの根拠であると見なされてきた。 すなわち、Gが2Gになることは、上記のように、『実際の質量の横にある一種の“幽霊質量”』が生じること、すなわち、「重力場が、新たな質量になる」という考えによって説明されてきた。

◎大改訂 『質量M、半径Rの単一物体の重力的自己エネルギーあるいは結合エネルギー』の値「Eb=GM2/R」は、その半径Rの物体をバラバラにして、無限遠方に移動させるのに必要なエネルギーに等しい。
 この無限遠方に散らばった物体が再び、コンパクト化し、半径Rの単一の物体に戻ることを考えよう。
 ニュートン力学によれば、元に戻った半径Rの単一の物体が持つ結合エネルギーは、「Eb=GM2/R」のままで変わらない。
 これは、静止質量による結合エネルギー「Eb=GM2/R」[J]である。

 ※このエネルギーは、ポテンシャルエネルギーを利用して、獲得される(外部)運動エネルギー、すなわち、「Eb=GM2/R」[J]にぴったり等しいはずである。

 アインシュタインの一般相対性理論によれば、元に戻った半径Rの単一の物体が持つ結合エネルギーは、「Eb=2GM2/R」と2倍なる。
 それは、静止質量による結合エネルギー「Eb=GM2/R」[J]に、
 「獲得される(外部)運動エネルギー」が持つ質量による結合エネルギー「Eb=GM2/R」[J]が加わるからであると考えられる。

 「獲得される(外部)運動エネルギー」の分を新たな質量としてカウントするからこそ、時空の曲りも2倍、質量も2倍になったことと同じになるのである。
 その結果、重力ポテンシャルの大きさは、ニュートン力学におけるφ=GM/Rの2倍の、 φ=2GM/Rとなるのである。

 「(線形な)ニュートン力学でのGという値が、一般相対性理論によると、2倍になる(2Gになる)」ことについて、“重力線”を含む図で示すと次のようになる。

 
※無限遠方に散らばった静止質量M[kg]の物体が、重力によってコンパクト化する際の様子を示している。
 左側がニュートン力学によるもので、右側が一般相対性理論によるものである。
 左右での違いは、次の通りである。
 〈1〉右の“重力線”の密度が、左の“重力線”の密度の2倍になっている。
   (図では、2次元で2倍になるように示しているが、厳密に3次元で2倍になっているという意味である)
 〈2〉右が、物体の半径が、2倍になっている。 左がR[m]だとすれば、右は、2R[m]である。
 〈3〉下の段にくるにつれて、物体のコンパクト化が進んでいる。
    (上図では、半径Rが1/3倍になっている。この1/3倍には、深い意味はない)

 この図から、次のことがわかる。
  右の“重力線”は、左の“重力線”の2倍になっているので、右の質量(エネルギー)は、左の質量(エネルギー)の2倍になっている。
  「物体の表面」における“重力線”の球面密度は、左右で等しい。
  したがって、物体の表面における重力(重力場)は、左右で等しい。
  よって、物体の表面における、「重力ポテンシャルエネルギーに比例する時空の曲り」は、左右で等しい。
  したがって、物体の表面における、「重力ポテンシャルエネルギー」は、左右で等しい。


 なぜ、このようなことが起きるのか?
 それは、一般相対性理論によると、物体が半径Rまで、コンパクト化するまでに獲得する(外部)運動エネルギーが新たな質量エネルギーとしてカウントされるからである。
 その新たに獲得される質量エネルギー((外部)運動エネルギーK[J])は、ぴったりそこまで利用された重力ポテンシャルエネルギーの大きさGM/R[J]に等しい。
 そして、物体表面での重力場は2倍なので、この新たに獲得される質量エネルギー((外部)運動エネルギーK[J])が、そのまま重力ポテンシャルエネルギーに寄与することになる。

※例えば、重心からR[m]、2R[m]の場所で、一般相対性理論にもとづく重力ポテンシャルエネルギーは、2倍になっていることが図示されている。
 一般相対性理論にもとづく、重力ポテンシャルエネルギーのカーブは、各点で、ニュートン力学にもとづく場合の2倍となるのは、新たに獲得される運動エネルギーK=GM/R[J]が、そのまま重力ポテンシャルエネルギーに寄与する結果であると考えられる。 なぜなら、この関係があるおかげで、各点での重力(重力場)も2倍になるからである。

※物体の表面が、−GM/R[J]の重力ポテンシャルエネルギー(あるいは、GM/R2[N/kg]の重力(重力場))を持つために、ニュートン力学では、半径R[m]まで物体がコンパクト化する必要がある一方、一般相対性理論に理論では、半径2R[m]まで物体がコンパクト化すれば済むことも、この図から読み取れる。

※Gが2Gになるということは、この図のような関係があることを意味していることになる。


 つまり、物体が獲得する運動エネルギーをカウントする結果、ニュートン力学で考えた時に物体の表面における重力ポテンシャルエネルギーU=−GM/R[J]は、一般相対性理論では、2倍の−2GM/R[J]となるのである。
 そして、だからこそ、物体の表面における、「重力ポテンシャルエネルギー」や「重力(重力場)」、「自由落下で消せる時空の曲り」は、下図の左右で、等しくなるのである。

 


 なお、『質量M[m]、半径R[m]の単一物体の重力的自己エネルギーあるいは結合エネルギー』[J]が、2倍になるのは、
 「静止質量エネルギーによって生じる結合エネルギー」Eb=GM2/R[J]に、「物体が獲得する(外部)運動エネルギーによって生じる結合エネルギー」Eb=GM2/R[J]の分が、単純に加わる結果であると考えられる。

 以上より、下表のすべてを説明できたことになる。

ニュートン力学
アインシュタインの一般相対性理論
『質量M[kg]、半径R[m]の単一物体の重力的自己エネルギー
あるいは結合エネルギー』[J]
Eb=GM2/R[J]
Eb=2GM2/R[J]
重力ポテンシャルエネルギーU[J]
U=−GM/R[J]
U=−2GM/R[J]
質量M[kg]
M[kg]
2M[kg]
質量エネルギーMc2[J]
Mc2[J]
2Mc2[J]
重力場[N/kg]
F=GM/R2[N/kg]
F=2GM/R2[N/kg]
時空の曲り[1/m2
−(NM2n)×(1/r2)[1/m2
(≒−(NM/4πn)×(1/r2))[1/m2])
−(2NM2n)×(1/r2)[1/m2
(≒−(2NM/4πn)×(1/r2)[1/m2])



◎ “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、質量になりうるのは、運動エネルギー(内部&外部)であり、重力場のエネルギーではないことを示している。
→ “EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、質量になりうるのは、重力場のエネルギーではなく、運動エネルギー(内部&外部)であることを示している。
◎削除 (当然、重力場が、新たな質量になるからでもないことも意味している)
◎“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、示しているのである。
→“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、はっきり示しているのである。

 すなわち、Gという値が2倍になるのは、「物体が、重力ポテンシャルエネルギーを利用して獲得した(外部)運動エネルギー」を、新たな質量としてカウントするからに他ならない。

◎削除 すなわち、Gという値が、2倍になるかならないかは、単に「物質が、重力ポテンシャルエネルギーを利用して獲得した(外部)運動エネルギー」を、新たな質量をカウントするかカウントしないかの違いにすぎないことを意味しているのである。
◎ すなわち、重力場が非線形でないとは、「重力場のエネルギーそのものが質量になり、その質量がさらに新たな重力場を生み、またその新たな重力場のエネルギーそのものが、新たな質量になり… と限りなく繰り返すよう非線形性」がないということである。
→ ※「重力場のエネルギーそのものが質量にならない」ということは、当然、「重力場のエネルギーが質量になり、その質量がさらに新たな重力場を生み、またその新たな重力場のエネルギーそのものが、新たな質量になり… と限りなく繰り返すよう非線形性」もないということである。

 よって、「重力場が(外部)運動エネルギーという質量を生み、その(外部)運動エネルギーという質量がさらに新たな重力場を生み、またその新たな重力場が、新たな(外部)運動エネルギーという質量になり… と限りなく繰り返すよう非線形性」はあるとは、言えると思われる。
 しかし、それでも、重力場そのものは、非線形ではないという結論はゆらがない。
 「重力ポテンシャルエネルギーを利用して獲得した(外部)運動エネルギーのみが新たな質量になる」からである。
 しかも、重力場そのものは、非線形ではないという結論は、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」が調和振動子であり、重力場がそれらの総和として創発していると説明されていることとも調和している。
→ ※Gという値が2Gになるという関係が成立するのは、物体がシュバルツシルト半径までコンパクト化するまでの間だけである。
  このことは、シュバルツシルト半径に至るまでは、(Gという値が2Gになるという関係が成立するので)「重力場が(外部)運動エネルギーという質量を生み、その(外部)運動エネルギーという質量がさらに新たな重力場を生み、またその新たな重力場が、新たな(外部)運動エネルギーという質量になり… と限りなく繰り返すような非線形性」が存在しないことを意味している。
 仮に別の条件で、このような非線形性が存在していたとしても、「重力場そのものは非線形ではない」という結論はゆらがないと考えられる。
 なぜなら、「重力子&“4角形”(縮みきったバネ)」が調和振動子であり、それらの総和として重力場が創発していることは変わらないと考えられるからである。
◎アインシュタインの右辺が、質量エネルギー(「静止質量エネルキー&運動エネルギー」
→アインシュタインの右辺が、質量エネルギー(「静止質量エネルキー&(外部)運動エネルギー」
◎その全体積 Vだけをどんどん小さく変化させるとどうなるかを説明しているものに過ぎない。 この場合は、全体積Vが小さくなると、それに反比例して、「物質の静止質量エネルギー&運動エネルギーの総量(=運動エネルギー(内部&外部)の総量)の体積密度」が大きくなっているだけである。
→その全体積 V[m3だけをどんどん小さく変化させるとどうなるかを説明しているものに過ぎない。 この場合は、全体積V[m3が小さくなると、それに反比例して、「物体の静止質量エネルギー&(外部)運動エネルギーの総量(=運動エネルギー(内部&外部)の総量)の密度」が大きくなっているだけである。

◎テーブル ※この図は、「物体の質量エネルギー&運動エネルギーの総量(=運動エネルギー(内部&外部)の総量)を一定にしたまま」という条件つきの図である。
 この条件がついてはじめて、グリーンの部分の時空がすべて、同じになることができるのである。
→※この図は、「物体の静止質量エネルギー&(外部)運動エネルギーの総量(=運動エネルギー(内部&外部)の総量)を一定にしたまま」という条件つきの図である。
 この条件がついてはじめて、グリーンの部分の時空がすべて、同じになることができるのである。

◎  しかし、「物体の質量エネルギー&運動エネルギーの総量(=運動エネルギー(内部&外部)の総量)を一定にしたまま」という条件は、実は、現実的な条件ではなかったことになる。
 すなわち、ふつう、物は、それ自身の質量が生じる重力によって収縮する(コンパクト化する)ので、その際に「物が、重力ポテンシャルエネルギーを利用して、運動エネルギーを獲得し、それが新たな重力子の放出源になること」を考慮する方が現実的である。 それを考慮して図示すると、次のようになる。
→ しかし、「物体の静止質量エネルギー&(外部)運動エネルギーの総量(=運動エネルギー(内部&外部)の総量)を一定にしたまま」という条件は、実は、現実的な条件ではなかったことになる。
 すなわち、ふつう、物は、それ自身の質量が生じる重力によって収縮する(コンパクト化する)ので、その際に「物が、重力ポテンシャルエネルギーを利用して、運動エネルギーを獲得し、それが新たな重力子の放出源になること」を考慮する方が現実的である。 それを考慮して図示すると、次のようになる。

 物が、(物質自身が持つ)重力によって収縮する(コンパクト化する)場合──

 物が、(物質自身が持つ)重力によって収縮する(コンパクト化する)場合──
※「物が重力によって収縮する(コンパクト化する)際に、物質が、重力ポテンシャルエネルギーを利用して獲得した運動エネルギーが
新たな重力子の放出源になること」を考慮した図である。
 この条件では、重力場は、徐々に大きくなり、最終的に2倍になることが示されている。
 この2倍になることが、“Gから2Gまで変化すること”に他ならない。


※結果的に、これらの図は、アインシュタインの一般相対性理論に対応するものになっている。
 なお、このような、“Gから2Gまでの変化”は、“重力場の非線形性”を意味しないのだった。

※「物が重力によって収縮する(コンパクト化する)際に、物質が、重力ポテンシャルエネルギーを利用して獲得した運動エネルギーが
新たな重力子の放出源になること」を考慮した図である。

※なお、2倍になるのは、無限遠方からコンパクト化させた場合である。この場合、一般相対性理論ではニュートン力学にもとづく値の2倍
になる。
 しがって、上部のように、「途中から」コンパクトしただけでは、2倍には至らない。


※もし「無限遠方から」を考えた場合、下図のように、ニュートン力学の場合(上段)に比べて一般相対性理論の場合(下段)は、
シュバルツシルト半径に至るまでは常に2倍となっているはずである

↓2倍
↓2倍
↓2倍


◎テーブルで追加  ※“4角形”(縮みきったバネ)が、規則正しく、交互に90度向きを変えているように図示しているが、実際は、様々な角度にランダムに向きを変えていると考えられる。
◎テーブル すなわち、この場合、事象の地平面において“4角形”(縮みきったバネ)が占める面積は、『(M/MG2×(4LP2/π)』となる。
したがって、物体がブラックホールになる場合、その事象の地平面において“4角形”(縮みきったバネ)が占める面積は、『(M/MG2×(4LP2/π)』となるはずである
◎  したがって、厚さ2LP[m]の球殻において『NM=(M/MG)』個の原始ヒッグス場ユニット(PHU)を“4角形”(縮みきったバネ)に変形していた、質量Mが、ブラックホールになることによって
→  つまり、厚さ2LP[m]の球殻において『NM=(M/MG)』個の原始ヒッグス場ユニット(PHU)を“4角形”(縮みきったバネ)に変形していた、質量M[kg]が、ブラックホールになることによって
◎  また、このことから、「重力場のエネルギーが新たな質量になる」という意味の非線形性ではないことも確かだと言える
→ また、このことから、ここにあるのは、「重力場のエネルギーが新たな質量になる」という意味の非線形性ではないことも確かである)
◎  したがって、ブラックホールに至ることによって、さらなる「運動エネルギーが増加するしくみ」があると考えられる。→(EMOES宇宙論1)
 すなわち、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、ニュートン重力理論が(M/MG)×4LP2で説明できる一方、 ブラックホールが、(M/MG)×2×4LP2によっては説明できず、(M/MG2×4LP2/πで、はじめて説明できることは、この根底に、何か重要なしくみ(からくり)が存在していることを示唆しているのである。 (→EMOES宇宙論1)
→  したがって、ブラックホールに至ることによって、さらなる「運動エネルギーが増加するしくみ」があると考えられる。
 すなわち、“EMOES”(素スピノールからの創発モデル)は、ニュートン重力理論が(M/MG)×4LP2で説明できる一方、 ブラックホールが、(M/MG)×2×4LP2によっては説明できず、(M/MG2×4LP2/πで、はじめて説明できることは、この根底に、何か重要なしくみ(からくり)が存在していることを示唆しているのである。 
◎ そのしくみ(からくり)とは、次のようなものだと考えれる。
→ そのしくみ(からくり)とは、次のようなものだと考えれる。
◎テーブル 重力ポテンシャルエネルギーエネルギーに等しい結果(K=Gm/R〔J〕)
(シュバルツシルト半径以降の)重力ポテンシャルエネルギーエネルギーに等しい結果(K=Gm/R〔J〕)
◎テーブルで追加 より一般的に書くと、『質量m〔kg〕を持つプレオン∴2n[個]からなる質量2nm〔kg〕が、 ブラックホールに落ちると、22nm〔kg〕になる』ということになる。
 数学的帰納法による証明は次のようになる。

 命題『質量m〔kg〕を持つプレオン∴2n[個]からなる質量2nm〔kg〕が、 ブラックホールに落ちると、22nm〔kg〕になる』について──
 n=1ときは、プレオン∴2個からなる2m〔kg〕は、ブラックホールに落ちると、4m〔kg〕となるので、成立する。
 n=kのときに成立すると仮定すると、プレオン∴k個からなる2km〔kg〕が、ブラックホールに落ちると、22km[kg]になるはずである。
 その仮定の上で、n=k+1のときを考えてみよう。
 プレオン∴k+1個からなる 2k+1m〔kg〕は、ブラックホールに落ちると、n=kのときの質量、22km[kg]の4倍になるはずである。
 なぜなら、質量の合計は、22km[kg]+22km[kg]+22km[kg](22kK[J]由来)+22km[kg](22kK[J]由来)となるからである。
 つまり、プレオン∴k+1個からなる 2k+1m〔kg〕は、ブラックホールに落ちると、4×22km=22(k+1)m[kg]となるのである。
 したがって、n=kのときに成立すると仮定するなら、n=k+1のときにも成立することが証明された。
 以上の数学的帰納法により、任意の自然数nについて、命題『質量m〔kg〕を持つプレオン∴2n[個]からなる質量2nm〔kg〕が、 ブラックホールに落ちると、22nm〔kg〕になる』が成り立つという結論に至る。

◎テーブル したがって、帰納的に次の結論を導くことができる。
→ プレオン∴の個数Nは、確かに、ぴったり「2n[個]という形の数字だとは、限らないだろう。
 しかし、大きなNについて、より一般化した、次のような結論を導くことは無理がないと思われる。

◎テーブル 結論1.10.4  一般に、質量m〔kg〕を持つプレオン∴が2n個(トータルの質量は、2nm〔kg〕)は、ブラックホールの中心に落下することによって、トータルで、2n倍の質量、すなわち(2n)2m〔kg〕=4n2m〔kg〕の質量を持つに至る。
→  結論1.10.4  一般に、質量m〔kg〕を持つプレオン∴が2n個(トータルの質量は、2nm〔kg〕)は、ブラックホールの中心に落下することによって、トータルで、2n倍の質量、すなわち(2n2m〔kg〕=22nm〔kg〕の質量を持つに至る。

 したがって、(真の)「事象の地平面の面積S」は、少なくとも、その効果の分を乗じたものに相当しなければならない。


 すなわち、それは、『(M/MG)×2×(M/MG×4LP2〔m2〕=(M/MG2×2×4LP2 〔m2〕』となる
→ したがって、(真の)「事象の地平面の面積S[m2」は、少なくとも、の効果の分を乗じたものに相当しなければならない。

 そして、この効果の分を乗じた(真の)「事象の地平面の面積S[m]」に近いものとは、まさに、『(M/MG)×2×(M/MG×4LP2[m2=(M/MG2×2×4LP2 [m2]』(=NM2×2×4LP2 [m2])に他ならない
そして、この効果の分を乗じた(真の)「事象の地平面の面積S」に近いものとは、まさに、『(M/MG)×2×(M/MG×4LP2〔m2〕=(M/MG2×2×4LP2 [m2]』に他ならない。
テーブル 該当部分 〔m2〕→[m2

◎なぜなら、プレオン∴の個数と、重力子質量の個数(M/MG)は、単純に比例すると考えられるからである。
→なぜなら、プレオン∴の個数と、重力子質量の個数(M/MG(=NMは、単純に比例すると考えられるからである。
◎テーブル  なお、「1/2π倍」が何であっても、重力場は、獲得する運動エネルギーに比例して創発していることになるので、「重力場は線形である」という説明は、ゆらがないことになると思われる。 詳細な検討は、今後の課題である。
→ そして、「1/2π倍」の正体が何であっても、重力場は、結局、獲得する運動エネルギーに比例して創発していることは変わらないので、「重力場は線形である」という説明は、ゆらがないのである
“調和振動子”であることを考えれば当然のことである。
→“調和振動子”であることを考えれば、やはり当然のことである。
◎ これらは、「(通過点である)重力場そのものから、いきなり、“新たな重力子が放出される”ことがありえない」おかげでもあるのだ。
→ これらは、「(重力子のエネルギーの通過点に過ぎない)重力場そのものが、いきなり、“新たな重力子の放出源として働く能力”、すなわち、新たな質量を獲得することがありえない」おかげでもあるのだ。
 該当部分 〔J→[J]
◎該当部分〔kg〕→[kg]







































































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