重力は近距離で斥力が働くのでしょうか？

下記の記事には
”核力は遠距離では引力、 近距離では斥力となることを確認しました。”
”近距離の斥力は、クォーク間に働く「パウリの排他律」と、グルーオンのやりとりによる相互作用に由来することを明らかにしました。”
と書いてます。

すると、重力も同じ方法で、物質間（クォーク間、レプトン間？）に働く「パウリの排他律」によって斥力が発生するのでしょうか？


https://www.jicfus.jp/jp/2018-05/

質問者からの補足コメント

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  重力と強い力は違いますし、物質間とクォーク間の差はありますが、「パウリの排他律」は同様に働く気がします。

    補足日時：2020/11/09 21:00

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  すいません。質問とは少し変わるのですが、以下も教えてください。
  
  量子色力学のラグランジアンは式（5.9）です。
  この式で「パウリの排他律」はどこに含まれるのでしょうか？
  
  
  http://epp.phys.kyushu-u.ac.jp/~oda/soryushijikk …

    補足日時：2020/11/09 21:14

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  くりこみ理論は、電子は上手くいきましたが、ミューオンの場合はイマイチです。
  これも、斥力を考慮すれば、上手くいくそうな気がします。
  
  https://www2.kek.jp/ipns/ja/post/2018/07/g-2anal …

    補足日時：2020/11/10 08:04

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  下記の図１は、湯川中間子論の予言で遠距離は上手く説明出来ています。
  
  では「近距離の場合は、湯川中間子論に、パウリ斥力を追加すれば、いいのでは？」と思うのですが、それではダメなのでしょうか？
  
  クォークの場合だけ、パウリ斥力が働くのは、おかしな気がします。π中間子にも、同様に作用するはずです。
  
  https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2007/10.html
  
  追伸
  
  この動画の40分頃から、π中間子の質量を計算する説明があります。
  
  

    補足日時：2020/11/10 16:36

• 

  パウリ斥力を5つ目の力にするような事はおかしいかもしれません。
  でも、（素人の個人的な意見ですが）ラグランジアンに（イメージ的には）4.5番目ぐらいに何等かの斥力として正式に追加する必要があると思います。
  斥力さえあれば、強い力だけではなく、重力、電磁気力の無限大の問題が解決するかもしれませんので、、

    補足日時：2020/11/10 18:29

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  「パウリ斥力」は検索しても、ヒット数が少なく、具体的にフェルミオンの交換関係からどのように発生するのかわからないです。

    補足日時：2020/11/11 09:12

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  個人的には、核力の斥力は「カラー磁場を排斥する性質（カラーマイスナー効果）」ではないのか？と思います。
  カラーマイスナー効果＝パウリ斥力　かもしれませんが、、、

    補足日時：2020/11/11 09:19

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  ＞フェルミオンの交換関係を定めているはずで、それにより勝手に入ります。
  
  考えますと、フェルミオンはクォークのことです。
  クォークの交換関係で発生するのは、グルーオン場の強さのはずです。
  すると、ラグランジアンに含んでいるはずです。
  
  ラグランジアンに含まれてない斥力が、どうやって発生するのか、よく解らないです。

    補足日時：2020/11/11 12:47

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  全ての相互作用で、媒介粒子であるボゾンは、フェルミオンに変身すると思います。
  でないと、ボゾンのままだと無限大になってしまいます。
  
  では、「その証拠はあるのか？」
  それは、超伝導体内の光子が、ボゾン→フェルミオンになってマイスナー効果によって斥力を発生させるという証拠です。

    補足日時：2020/11/11 16:20

• 

  皆様、いろいろとご教示頂き、有難う御座いました。
  
  この計算の雰囲気が少しだけ掴めたような気がします。（途中、パウリ斥力≠パウリの排他原理と思い込み混乱してました。）当然、奥が深い計算ので、完全な理解にはほど遠いですが、、
  
  でも概要だけしか理解してないですが、素人なから、「この計算の意義は大きい気がします。謎であった相互作用の斥力を世界初で求めたという成果は、他の相互作用の研究にも大きな影響を与えるべきで、ノーベル賞級のことではないのか？」と思います。
  
  
  https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2007/10.html

    補足日時：2020/11/12 08:16

No.9 回答者： finalbento 回答日時： 2020/11/10 14:21

お礼にもあったようにパウリの排他律は確かに「パウリの排他原理」とも読んでいたと思いますが、例えば「○○の原理」と名の付いているものがすべて文字通りの「原理」とは限りません。

アルキメデスの原理のように単なる法則に過ぎないものが「○○の原理」と呼ばれている場合もあります。そもそも「原理」「法則」と言った呼称は現実には「単なるネーミングの違い(∴意味は同じ)」と言った場合も少なくないようですし、パウリの排他原理のように「それまでは原理として考えられていたものが後に他の法則から導き出されるようになる」と言う場合もあるので「○○の原理と言う名前だから他の法則から導かれるわけはない」と即断する事はできません。

この回答へのお礼

＞「○○の原理と言う名前だから他の法則から導かれるわけはない」と即断する事はできません。

それは失礼致しました。

「パウリの排他律がなぜ発生するのか？」それを説明する理論が陰にあって、その理論が発見されると無限大の問題が解消しそうな気がします。

お礼日時：2020/11/10 14:56

No.8 回答者： finalbento 回答日時： 2020/11/10 14:13

話が横に行ったので改めて回答し直すと、少なくとも現時点では「重力の斥力」の存在の可能性を示唆するような現象は発見されていませんし、またその存在を予言している理論もないようです。

先にも書いたように「重力の斥力」を考察してみるのは理論的には非常に興味深い事でしょうが、重力の量子論を作る以上に困難な気もします。

この回答へのお礼

＞「重力の斥力」を考察してみるのは理論的には非常に興味深い事でしょうが、重力の量子論を作る以上に困難な気もします。

量子重力理論は、超ひも理論か、その他の理論か、どうか解りませんが、最終的にはパウリ斥力等の「重力の斥力」を含んでいることは間違いないと思います。
引力だけでは、どうやっても無限大を避けられないと思います。

更に言いますと、くりこみの手法も理論の途中段階であって、将来的には「斥力」が発生する理論が必要だと感じます。

お礼日時：2020/11/10 14:32

No.7 回答者： finalbento 回答日時： 2020/11/10 13:44

誤記の訂正です。

誤:重力の水面ととなる質量

正:重力の源となる質量


スマホにしてから誤記や誤変換が増えました。失礼しました。

この回答へのお礼

＞スマホにしてから誤記や誤変換が増えました。失礼しました。

気にしていません。

＞柳田氏自身もその旨書かれていたようにかなり無理のある理論になっています。

柳田氏の本は読んだことがないです。


＞「こんな事も考えられる」と言う事をすべて考慮し始めたら物理学はそれこそ無法地帯になってしまうと思います。

そうですね。

＞場の量子論を本格的に勉強すればパウリの排他律の導出方法も分かるかもしれません。

パウリの排他「原理」なので、場の量子論からも導出できないはずです。

お礼日時：2020/11/10 14:09

No.6 回答者： finalbento 回答日時： 2020/11/10 13:41

「重力が引力だけなのは常識」と書きましたが「もしも重力に斥力があったら」と言う可能性を議論する事は必ずしも無意味ではないと思います。

例えばモノポールも「電気と磁気が対称になっていないのは美しくない」と言う観点から提唱されたそうですが、同様に「重力が引力だけなのは不自然」と考えて重力の斥力の理論を作ろうとするのはある意味自然な発想だと思います。


しかしながら重力の斥力の理論を作るのは質問者様が想像しておられる以上に難解極まりないものだと思います。例えば電磁気力の場合は「同じ符号の電荷同士には斥力、違う符号の電荷同士には引力」となりますが、重力の水面ととなる質量の符号はプラスしかないので「この時には引力、この時には斥力」と分ける根拠が見当たりません。なので「マイナスの質量」と言ったものでも仮想しないと無理そうですが、これは「力を加えた方向と反対方向に加速される」と言うムチャクチャな物体です。なのでこの際等価原理を否定して「慣性質量はプラスだが重力質量はマイナス」と仮定したりしないといけない気もしますが、こうなって来ると「仮想的な現象を説明するためにさらに仮想的な現象を仮定する」と言う泥沼にはまり込んでしまうので、これだと「重力は引力のみ」と言う常識的な理解の方が理論としてよっぽど美しいのではないかと言う気もして来ます。


ちなみに重力の斥力に関しては『空想科学読本』シリーズの著者として有名な柳田理科雄氏が『空想科学大全』と言う本で考察を試みておられましたが、柳田氏自身もその旨書かれていたようにかなり無理のある理論になっています。

No.5 回答者： finalbento 回答日時： 2020/11/10 13:21

お礼コメントにあった「この記事の中でパウリの排他律はどこに」と言う質問についてですが、少なくとも「パウリの排他律を理論的に導いている」と言う箇所はなさそうです。

パウリの排他律は元々仮定として提唱されたものですが「パウリの排他律は場の量子論では定理として導かれる」と言う話を読んだ事があるので、場の量子論を本格的に勉強すればパウリの排他律の導出方法も分かるかもしれません。

No.4 回答者： finalbento 回答日時： 2020/11/10 13:08

お礼コメントに書かれた事についての私なりの見解を少し。

「重力は引力だけなのは常識」と言うのは必ずしも思考停止を意味しているわけではありません。あくまでも「今のところ『重力の斥力』を考えなければならない理由が存在しない」と言う意味であって「こんな事も考えられる」と言う事をすべて考慮し始めたら物理学はそれこそ無法地帯になってしまうと思います。


(例えば「火にかけたやかんの水が凍る」と言う可能性は物理的にゼロではありませんが、現実問題としてはゼロとして差し支えありません)


それから「言葉の解釈ではなく数式で理解したい」についてですが、物理学(と言うより科学全般)における概念は数式で表されるものばかりではありません。例えば「電荷」と言う概念を数式で表すのは恐らく不可能でしょう(クーロンの法則は電荷間の関係を表す式であって「電荷とは何か」を説明しているわけではありません)。それに数式自体が言葉の一種ですから、数式が求まっても「その式をどう解釈するか」と言う問題は出て来ます。

No.3 回答者： eatern27 回答日時： 2020/11/10 12:34

細かい話はフォローしてませんが、パウリ排他律云々と言ってるのは所謂パウリ斥力の話なのだろうとおもうので、これ自体は自由粒子を考えたとしても、フェルミオンを考えている限りは働きます(働いているように見えます)

1次元で2粒子系の波動関数が、中心距離aだけ離れた2つのガウシアンから作ったスレーター行列式で与えられるのだとした時、aが減少すると系の運動エネルギーが上昇する事が確認できるはずです(ノルムの計算をきちんとする必要があります)。ガウシアンの幅はaの関数でも良いですが、この事を確認するだけなら定数だと思う方が計算は楽でしょう。運動エネルギーを増やさないと近づけられないという事はあたかも斥力が働いているように見えてしまう訳です。

なので、重力を考えようがこの斥力自体は生じるはずです。(量子重力理論は完成してないので、はずとしか言えませんが)
星の成り立ちの話などで縮退圧を聞いた事があれば同じものです。

ラグランジアンには含まれません(だからパウリ斥力を5つ目の力にするような事はしてない)。どこかでフェルミオンの交換関係を定めているはずで、それにより勝手に入ります。

この回答へのお礼

明解な説明ありがとう御座います。

＞ラグランジアンには含まれません(だからパウリ斥力を5つ目の力にするような事はしてない)。

わかりました。

＞どこかでフェルミオンの交換関係を定めているはずで、それにより勝手に入ります。

すいません。更に以下を教えてください。

①ＱＥＤ理論の純粋なラグランジアンを元にする計算で、フェルミオンの交換関係から発生するパウリ斥力を考慮しているものはあるでしょうか？

②ＱＥＤもＱＣＤも繰り込み可能です。この繰り込み理論も、純粋なラグランジアンを元にする計算のはずですが、パウリ斥力を考慮しているのでしょうか？

追伸

すいません。ＱＥＤ理論の計算の中にも、実はパウリ斥力が自然に発生していたのかもしれませんが、「パウリ斥力」と言う言葉を初めて知りましたので、教えてください。

お礼日時：2020/11/10 13:21

No.2 回答者： finalbento 回答日時： 2020/11/10 11:58

追記。

最初の回答を書いた後で件の記事を読みましたが、確かに「近距離間の斥力はパウリの排他律に由来する」と言った記載がありましたね。しかしながら先にも書いたようにパウリの排他律は力の原因について記述する法則ではないので「パウリの排他律によって斥力が発生する」と言う理解の仕方は間違っていると思います。実際前述の記事にも「(斥力は)パウリの排他律に由来する」と書かれてあるだけであって「パウリの排他律によって(斥力が)生まれる」とは書かれていません。なのでこれは「生じる力がパウリの排他律によって斥力になる」と言う意味に取るのが妥当だと思います。

この回答へのお礼

言葉の解釈の問題ではなく数式で理解したいです。（当然、格子ゲージ理論を知らないので詳細の理解は無理ですが、）


量子色力学のラグランジアンは式（5.9）です。
この式で「パウリの排他律」はどこに含まれるのか、教えてください。


http://epp.phys.kyushu-u.ac.jp/~oda/soryushijikk …

お礼日時：2020/11/10 12:19

No.1 回答者： finalbento 回答日時： 2020/11/10 11:38

「重力は引力だけ」と言うのは物理学の常識です。

そもそも重力に斥力がある事なんて中学の理科や高校の物理で習った記憶などないはずです。それからパウリの排他律は「粒子間に力が働く」と言う事を表す法則ではありません。

この回答へのお礼

>重力は引力だけ」と言うのは物理学の常識です。

「〇〇は、常識だ。」というのは、それ以上は考えない。すなわち、そこで思考停止することを示します。
一般的な会議でも、「〇〇は、常識だ。」だと言えば、議論はそこで終わります。

重力は、強い力の10＾（-40）なので、実験で検出できてない可能性はないのでしょうか？

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9F%BA%E6%9C%AC …


斥力がない方が、不思議です。引力だけだと、純粋に逆２乗の法則で、作用する力は無限大になります。
これを斥力なしに、どのように説明されるのですか？


＞それからパウリの排他律は「粒子間に力が働く」と言う事を表す法則ではありません。

量子色力学のラグランジアンは式（5.9）です。
この式で「パウリの排他律」はどこに含まれるのか、教えてください。

http://epp.phys.kyushu-u.ac.jp/~oda/soryushijikk …

お礼日時：2020/11/10 11:59