「理解する事」について質問です。

Question

「何故物は落ちるのか」という疑問に対して「物には重さがあるから」と答え解決した気になるのはとてもよくない事だと思います。物を重さにいいかえただけに過ぎず重いものは何故落ちるのかという進展のない疑問が生まれます。
逆に疑問に対して「地球は無数の原子で出来ていて、物による引力より、地球によるほぼ一方的な引力で物は引っ張られている」という回答の場合は「何故原子が無数に集まり巨大になるまでにならないと重力ははっきりと現れないのか」という新たな疑問が生まれます。
新しい種類の疑問が生まれる事が本当の解決だと思います。

話変わります。
昔エミリーという女性が粘土に二つの鉛の玉が二倍の速度の差がつくように高さを調整して二つの同じ鉛の玉を落としてへこみの深さが四倍になる事を貴族達の前で証明して驚かせました。エミリーは活力と言うものを考えたりしました

４倍のへこみに何故なるのでしょうかという疑問に対して、「１/２ｍｖ＾２だから数式に二乗がついているからだ」と答え、分かった気になるのはよくないと思います。それはまるで理解できていないと同じ。
「物には重さがあるから落ちる」と答えるのと同じでトートロジーだと思います。本当の疑問解決は新たな疑問が生まれる事だと思います。

①２倍の速度の違いで粘土が４倍のへこみになる理由を物質や電子や実際に存在している絵で想像できる言葉を使って証明でき、それで新たな疑問が生まれる本当の解決だと思いますが　それらの言葉を使って答えれる方はいますか？

②粘土がへこみ４倍になる理由を、数式を言うだけの回答者が多いのは「１/２ｍｖ＾２だから４倍のへこみになる」。とそのまま覚えているだけで何故４倍のへこみになるのは分からないからなのでしょうか？
粘土が４倍のへこみになる実験に使われている、実際に使っている物（鉛の原子や電子）の何が４倍のへこみにさせているのか等具体的に回答者の方達は考えないのでしょうか？

粘土が４倍のへこみになる真実も知りたいですが、回答者方がどう考えているかも知りたいです。
それを知る事で答えを探す手段も変えたほうがいいんだなぁと思いました。

rnakamra · Accepted Answer

前回の質問でもお答えしましたが、このようなものを考えるときに電子間の相互作用などで説明するのはかなり無理があります。
もし、そんなことを始めれば超多体問題となってしまい逆に問題が収束しません。

むしろ、このような問題を考える場合はモデルをもっとシンプルにします。
次のようなモデルで説明できるでしょう。
1.粘土を変形させるために必要な力は速度に関係なく一定である。
2.粘土を変形させるために必要な力は粘土の変形量にかかわらず一定である。
1,2のモデルはかなり無理のありそうな前提となっていますが、実はこのようなモデルでないと説明できません。

物体が粘土に接触した瞬間粘土の変形が始まる。
物体が粘土を押して粘土は変形する。変形させるために必要な力は速度に関係なく一定であるため、物体のかかる反作用も速度の関係なく常に一定である。
物体にかかる力が速度に関係なく常に一定であるため、物体の加速度(∝物体にかかる力/物体の質量)は速度に関係なく常に一定である。
衝突した瞬間の速さが２倍であれば、上記のことから物体が静止するまでの時間は２倍になる。
速度が2倍、静止するまでの時間が２倍、相乗効果で2×2=4倍の変形量となる。

まあ、最後のところは質問者が2×2=4倍にこだわっているようなのであえてこう書いていますが、実際には速度を時間で積分して移動量を求めるのが正当な方法です。

tknakamuri · Answer

なんか、めんどくさい話になってますね。
恐らく粘土に玉をぶつけると、凹むだけではなく、
周囲が盛り上がったり、飛び散ったりして
へたするとスーパーコンピューターで
シミュレーションするようなモデルが必要に
なるかもしれません。

私は物理の修士で、大学で物理を6年修行しましたが(^-^;
私には粘土の粘性や可塑性をどう物理モデルにするかなんて
見当もつきませんね。その辺のモデル化に詳しい
奴を探さないと、検討に何年かかかるかも。

取り敢えず、バネで受け止めてみる、とか一定の動摩擦で
受け止めてみる、などから考察を広げて行くしかないでしょう。
この2つだけでも、玉の受け止められる様子は全く違いますよ。

いきなり誰にも答えられない複雑系をもち出しても
不毛です。

doc_somday · Answer

>粘土のへこみが４倍になり理由を実験に使われている使っている物（鉛の原子や電子）で説明できる方がいるようでしたらぜひその理由をお聞かせください
私にそれは出来ませんが、問題だけは指摘出来ます。あなたは物理の「古典論」と「量子論」(多分「相対論」は要らない)をつなげることを拒否されています。でもその階梯は空虚で何も無いのです。そのためにアインシュタインやシュレーディンガーとコペンハーゲン学派はファインマンに言わせると「無意味な」議論に落ち込んで「半分死んだ猫」で解決出来るか出来ないかになった。
その階梯にあるものは物理では無く、もし物理なら統計力学で、物理化学の世界になります。分子や原子の構造は無視しそれらの集合である「物体」の性質に注目し、必要に応じマクロやミクロの概念を導入します。
摂動になるので、完全解では無いのですが、完全解は「無い」のでこれでやるしかないのです。完全解が無い証明は簡単で、既に「三体問題」より複雑になってしまっているからです。

567g · Answer

人間は物理学哲学に限らず必ず自分が既に出している答えを期待しています。
私は物理は苦手ですが歴史は得意でしたが
数字ではないのでもっと揉めました。
私の結論は貴方の望む返答を望むです。

rabbit_cat · Answer

そもそも、2倍の速さでぶつけて、粘土の凹みが4倍になるかは相当に疑問ですが。。（そんなにきれいな関係になるとはとても思えないです）
まあ、鉛の玉のスピードが相当速ければ、近似的には4倍になるのかなあ。

運動エネルギーが、1/2mv^2 で表されるというのは、ニュートンの運動の第二法則
F = ma
から簡単に導けますから（積分するだけ）、結局のところ、あなたの疑問は「なぜニュートンの運動の第二法則が成り立つか？」という問いそのものです。

残念ながら、物理学は「なぜニュートンの運動の第二法則が成り立つか？」という疑問には答えられません。
言えるのは「これまで、なんど実験してもそうなっていた」というだけであって、もしかしたら明日実験したら成り立たないかもしれません。

というわけで、この質問は「物理学」のカテゴリーで聞くのは間違っています。あえて言うなら「宗教」とか「哲学」とかでしょうか。

ぷりえ · Answer

何度も同じ質問をされていますが、回答をちゃんと見てますか？すでに回答は出ていると思います。
質問者の大きな勘違いは、原子や電子を、１００年前の、古典モデルで考えていることです。

・原子のまわりを、衛星のように回る電子
・電子はちいさな粒（すなわち物）

という考え方は、量子力学や、場の量子論が出来る前の、間違った原子感で、実在しません。今は、標準モデルに表現される、素粒子により、力と物質は統合され、ミクロにみれば物は波であり、波はものである・・・・が常識なのです。粘土の凹み、物質の硬さや反発は、極限を言えば、そういった量子論をモデルにして、そこに介在する、全ての物質と力をモデル化すれば、質問者の疑問に、論理的には説明がつくでしょうが、複雑すぎて完全に解くことは、少なくもと今の科学では不可能です。

出来るのは、特定の現象を説明するための、モデル化で、例えば水素原子のまわりの電子の軌道だとか、共有結合とは一体なんなのかとか、わかっていることはいくつもあります。しかし、質問者の状況説明には程遠い話です。電子はそもそも（すべての素粒子も）、存在と非存在の間に居て、観測するまでわからない、不思議なもので、マクロの感覚では絶対に理解出来ません。それを絵にして、マクロ的な力学を、電子１つに応用して説明すること自体はナンセンスなのです。これは、現代物理学の常識です。

かわりに、マクロな現象を扱うときには、摩擦とか、反発係数とか、ひとまずミクロな仕組みには目をつぶって、現象を捉える手法が確立されます。逆に言えば、普段の現象を取り扱うのには、それで十分なのです。なので、そもそもの質問者の疑問を端折って言えば、

・　速度が倍になると、エネルギーが４倍になる。
・　エネルギーに比例して、凹みが決まる。

というような（注：説明は正確ではありません）、マクロの論理で結びつけるしか、根本的にできないのです。それは言い換えでもなんでもありません。マクロな物理学です。回答がないのは、考えがないのではなくて、そういう根本的なところを勘違いしていると見受けられるので、答えようがない・・・というのが正直なところです。

場の量子論とか、標準モデルとか、ミクロな現象を扱う科学を、勉強してみてください。

余談ですが、

「何故物は落ちるのか」という疑問に対して「物には重さがあるから」と答え解決した気になるのはとてもよくない事だと思います。物を重さにいいかえただけに過ぎず重いものは何故落ちるのかという進展のない疑問が生まれます。逆に疑問に対して「地球は無数の原子で出来ていて、物による引力より、地球によるほぼ一方的な引力で物は引っ張られている」という回答の場合は「何故原子が無数に集まり巨大になるまでにならないと重力ははっきりと現れないのか」という新たな疑問が生まれます。新しい種類の疑問が生まれる事が本当の解決だと思います。

同様に、この例も意味を持ちません。物質と原子と電子などが、古典的にかかれていて、マクロをこまかくするとミクロになるという勘違いをもとにした例だからです。マクロとミクロは、まったく違う現象で、今のところ、それを統一的に扱える物理学は確立されていません。究極の目標ともいえますね。

tekcycle · Answer

私は物理学を極める立場ではありませんから、
直感的に、速度か高さに比例するか、速度の二乗に比例するだろうな、と考えます。直感です。

さて、粘土だと判り難いんで、隕石が降ってきて、スーパーマンが落下地点(仮)の空中から隕石を持ち上げる方向に力を入れて、ずるずると下に落ちながら飛んで支える、どこで止まるか、とすると、
スーパーマンが力を与えてどのくらいの距離で止まるか、ですから、
ｍａｈ
という式が浮かんできます。
であれば、相方は、
(１／２)ｍｖ^2
では。
ｍａｈなら、そもそもはｍｇh'が発端ですから、
高さに比例する、速度の二乗に比例する、だろうと思います。
粘土のモデルについてはちと判りません。
大体同じようになるだろうとは思いますが、左右方向にどれだけ力が逃げるのか反発を受けるのかで変わりそうなので。

隕石に匹敵するようなスケールのスーパーマンかウルトラマンが、隕石にぶつかってどんな感じではね飛ばされるか、なら力積だろうと思います。

「理解する事」について質問です。

前回の質問でもお答えしましたが、このようなものを考えるときに電子間の相互作用などで説明するのはかなり無理があります。

なんか、めんどくさい話になってますね。

>粘土のへこみが４倍になり理由を実験に使われている使っている物（鉛の原子や電子）で説明できる方がいるようでしたらぜひその理由をお聞かせください

人間は物理学哲学に限らず必ず自分が既に出している答えを期待しています。

そもそも、2倍の速さでぶつけて、粘土の凹みが4倍になるかは相当に疑問ですが。

何度も同じ質問をされていますが、回答をちゃんと見てますか？すでに回答は出ていると思います。

私は物理学を極める立場ではありませんから、

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