力学（量子論・相対論）と4つの力

物体の運動についての理論が力学で量子論と相対性理論があると思います。

しかし電磁気力などの基本的な力の中にも重力理論として相対性理論が入っています。

重力を扱う理論だけが力学にも基本的な力にも共用（？）されますがこれはどのような理由からでしょうか。

力学が結局ある力がかかったときにある質量を持つ物体がどう動くかどうかを理論化しているためでしょうか。

いまいち判りにくい質問ですいません。

No.3 回答者： shiara 回答日時： 2005/08/24 23:38

　相対性理論は、時空という運動の舞台に関する理論ですから、どの力学を扱うかで、適用する分野が変わってきます。

　特殊相対性理論の枠組みでニュートン力学を扱えば、相対論的に修正されたニュートン力学（質量が速度によって変わる、というような修正）になりますし、特殊相対性理論の枠組みで量子力学を扱えば、相対論的量子力学（ディラック方程式など）になります。ちなみに、非相対論的な量子力学がシュレーディンガー方程式に代表される通常の量子力学になり、非相対論的なニュートン力学が、いわゆる本来のニュートン力学です。
　この分類でいくと、一般相対性理論は、相対論的ニュートン力学の延長にあります。

この回答へのお礼

こんばんは、お礼が遅くなり申し訳ありませんでした。

ロケットの打ち上げにはニュートン力学で充分。しかしＧＰＳには両相対論の補正が必要というのを聞いた事があります。

このあたりの話しはあまり本などでも知識を得られなかったため今回は大変参考になりました。
ありがとうございました。

お礼日時：2005/08/29 21:22

No.2 ベストアンサー 回答者： shiara 回答日時： 2005/08/24 00:33

　質問がわかりにくいのですが、勝手に解釈して回答します。

「物体の運動についての理論が力学で量子論と相対性理論があると思います。」
→基本となる力学は、量子力学（およびニュートン力学）であり、相対性理論は「力学」ではありません。相対性理論は、時空の性質についての理論です。一般相対性理論は、「力」の理論ともいえますが、「物体の運動についての理論」ではありません。

「基本的な力の中にも重力理論として相対性理論が入っています。」
→これの意味は、「基本的な力である重力は、一般相対性理論によって扱われる」という意味でしょうか。であれば、そのとおりです。

「重力を扱う理論だけが力学にも基本的な力にも共用されます」
→これの意味は、「一般相対性理論は、力学でもあり、基本的な力の理論である」という意味でしょうか。最初に述べたように、一般相対性理論は、力の理論ですが、力学ではありません。相対性理論は、座標系という「運動の舞台」を設定しますが、運動そのものは量子力学かニュートン力学によります。

　

この回答へのお礼

回答いただいてありがとうございました。

基本的な力学ですが量子力学とニュートン力学との事ですが、ニュートン力学→特殊相対性理論でよいでしょうか。

一般相対性理論≠力学の件。納得しました。
特殊相対性理論に矛盾しないようにニュートン重力理論を変更したものが一般相対性理論だったと言うことになるのですね。

判りにくい質問に明確に回答いただいてありがとうございました。

お礼日時：2005/08/24 20:38

No.1 回答者： apple-man 回答日時： 2005/08/23 23:52

計算上重力を無視しても構わない場合はあっても、

重力が全く働かない空間はありません。

　そして他の３つの力に比べて極端に小さい
です。

　このような重力の特殊性は現代物理学の
謎の１つです。

　現在言われているのは、重力だけが我々の住む
宇宙空間の外側から働いている力だからでは
ないかというものです。

　電磁気的な力は、我々の宇宙空間内の
電子の運動だけがその発生源ですが、
重力は質量の存在による空間のひずみで
表現できるとしながらも、それは
氷山の一角ではないかということです。

　重力が小さいのも、宇宙の外側から
作用している重力のうち、我々の宇宙空間
内で働く、言わば重力のほんの一部を
観測しているからではないかと言われおり、
観測されない暗黒物質、いわゆるダークマターの
問題も、宇宙の外側に作用していて
観測できない重力の作用の影響では
ないかとされているんです。

　例えば、金属中を運動する電子を考えて
みると、金属が宇宙空間で、電子が物質一般の
例えです。

　電子の運動によって磁界が生じます。これが
重力以外の３つ力です。金属内の電子の
運動だけでこの磁界は考えることができますし、
電子の運動が存在しないところには存在しません。

　一方重力というのは、この金属に外部から
加えている電界のようなものなんです。
金属全体に広がっていますし、運動して
いない原子核もこの電界の影響をクーロン
反発力といった力で感じます。

　電荷が存在しているだけで力が
生じるという仕組み、これが
質量が存在すれば働く
重力というようなイメージです。

　この具体的な話は、Ｍ理論、超弦理論と
いった理論物理学の範囲に出てきます。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。

超弦理論～Ｍ理論関係ですね。私も興味ありますが簡単に説明された記事くらいしか読んだことはありません。

そういわれれば確かに重力以外の力は通常の３次元にしか影響を及ぼさないですね。

しかもエネルギーがあれば空間がゆがむ＝重力が生じるとなると重力以外の力でも（エネルギーがあるため）重力が生じる。
重力だけがすべてのものに影響を与えるというのも特徴的ですね。

重力だけが他の力と統一されない（超弦が成功すれば別ですが）のもこのような性質が一旦を担っているのでしょうか。

ありがとうございました。

お礼日時：2005/08/24 20:26