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質量とエネルギーの等価性を示す有名な数式ですが、実際の現象としてエネルギーが静止質量に変換することってあるのですか?
静止質量がエネルギーに変換する事例は核反応の際の質量欠損として観測されているみたいですが、EとMC^2が等価ならば逆のパターンもあり得るはずですが、いかがでしょうか?

gooドクター

A 回答 (11件中1~10件)

エネルギーが1.02MeV以上のガンマ線を真空中に照射するとガンマ線のエネルギーが消えて、1個の電子と1個の陽電子が生成されます。

電子も陽電子も質量を持つ素粒子です。つまり、エネルギーが質量に変換したのです。これを「電子対生成」と呼びます。この逆の反応は、1個の電子と1個の陽電子が出会うと(電子に陽電子をぶつけると/衝突させると)これらの2個の素粒子は消失し、エネルギーが1.02MeV以上のガンマ線が発生します。2個の素粒子の質量が消失して、ガンマ線と言うエネルギーに変換したのです。これを「電子対消滅」と呼びます。エネルギーが質量に、質量がエネルギーに変換するのです。
素粒子とその反粒子(電荷の符号が反対であるがその他の質量などの性質は同じである素粒子)との間で「対生成-対消滅」が起きます。wikipedia日本語版の「対生成」と「対消滅」を御覧下さい。

時間が無かったら,つまり,時刻も無い,瞬間も無い,時間的な幅が無い/ゼロなら「何」も「存在」できない。すなわち,「無(む)」です。
空間が無かったら,つまり,点も線も面も体積も無い,空間的な大きさ広がりが無い/ゼロなら「何」も「存在」できない。すなわち,「無(む)」です。
真空を「無(む)」だと言う人がいますが、超弦理論の弦/紐/膜やクォーク、素粒子、原子、物質、エルネギーの全てが無くても、真空には時間と空間はあります。従って、真空は、「無(む)」ではありません。

創世記では、「はじめに神は天と地とを創造された。地は形なく、むなしく、やみが淵のおもてにあり、神の霊が水のおもてをおおっていた。」とあります。「はじめに」とは、時間を指す言葉です。「やみが淵のおもてにあり」とは、「やみ」や「淵」が存在しており、これらが存在できる「空間」がある事を意味しています。つまり、神が天地創造を開始した時には、既に時間は存在して時間が流れており、空間も既に存在していたと述べているのです。神は、時間も空間も神自身もやみも淵も創ってはいないのです。これらは既に存在していたのです。
では、これらを創ったのは何なのか? これらは何故、存在していたのか?
聖書は答えていません。

宇宙は、なぜ存在し、宇宙は、どうしてどのようにして始まったのか?
神が創ったのなら、
_神は、なぜ存在し、_神は、どうしてどのようにして始まったのか?
こう記述すると、宇宙と神が同じである事が解ります。

宇宙の「宇」は、空間を、「宙」は、時間を指しています。宇宙は、まさに、空間と時間、すなわち、「時空」なのです。
時間だけでも、空間だけでも、「存在」は、成立しません。この一方だけでは「存在」は成立しないのです。時間と空間の双方があって、初めて「存在」は、成立する事が出来ます。
宇宙は、なぜ存在している事が出来るのか? それは、「時間」が存在していて、「空間」が存在しているからなのです。
時間の無い宇宙をイメージ出来ますか?  時間が無い状態から時間が始まった/初めた/流れを開始した状態をイメージ出来ますか?
空間の無い宇宙をイメージ出来ますか?  空間が無い状態から空間が始まった/初めた/大きさ広がりを開始した状態をイメージ出来ますか?
出来ませんよね。と言う事は、時間の無い宇宙、空間の無い宇宙は、存在しない、ありえないと理解すべきと言う事なのです。

ビッグバンで宇宙が誕生して、時間も空間も誕生したのなら、ビッグバンの「前」は、時間は? 空間は? どうなっていたのか? との疑問が湧きます。
「無限大の大きさ広がりを持つ空間的に無限大の空間と無限大の過去から存在し無限大の未来まで流れ続ける時間的に無限大の時間が無限大の過去から共に既に存在している」。この時空/宇宙を「母宇宙」と定義します。この母宇宙の時空の量子論的な揺らぎが、我々が存在しているこの宇宙のビッグバンを138億年前に引き起こし、我々が存在しているこの宇宙は、母宇宙の「子宇宙」として、母宇宙の時空の中で誕生し、今も母宇宙の時空の中で加速膨張し続けていると解釈/理解すると、我々が存在しているこの宇宙が誕生する「前」の「時間」は? 「空間」は? と言う問いに、我々が存在しているこの宇宙が誕生する「前」は、母宇宙の時間が流れ、母宇宙の空間が広がっていたと答える事が出来るのです。
それぞれが無限大の大きさと広がりを持つ「子宇宙」を無数に無限大個、その時空の中に持っているのが「母宇宙」で、母宇宙の中では、常に無数の無限大個の子宇宙が誕生して、それぞれが母宇宙の時空の中で収縮/安定/定速膨張/加速膨張などの成長を続けているのかも知れない。
多数の宇宙が存在するとの考えを「マルチバース」と呼んでいます。
母宇宙は、どのように始まった/誕生したのかは、母宇宙の「定義」から、
「母宇宙は無限大の過去から時間と空間と共に既に存在している」と回答する事になります。なので、母宇宙に始まり/初め/起源/誕生は無いのです。

物理学は一大飛躍を成し遂げる可能性がある。ケプラーは1609年と1619年の著書でケプラーの第1,2,3法則を発表し、ニュートンが1687年の著書で万有引力の法則を発表する切っ掛けになり、1887年のマイケルソン・モーリーの実験は、1905年にアインシュタインが特殊相対性理論を1915-1916年に一般相対性理論を発表する切っ掛けになった。
宇宙の加速膨張が観測され、ダークエネルギーやダークマターが提唱され、超弦理論や11次元のM理論などが議論されている。これらは、次の物理学の一大飛躍の切っ掛けとなる予感がする。
1900年にプランクが量子論を1905年にアインシユタインが相対論を創始して現代物理学が誕生し、それまでの物理学が古典物理学と呼ばれたのと同様に、2021-2030年に掛けて生み出される物理学は、今の現代物理学を過去のものとする、全く新しい「真新物理学」を創始するかも知れない。それは、1900-1905年頃の人に量子コンピューターや相対論的GPSの時間補正と言っても理解できないのと同様に、2020年の我々が「局所空間の通常空間における波乗り効果」と聞いても理解できない全く新しい物理理論と技術を生み出すかも知れない。全く新しい時空のイメージと次元理論を生み出し、任意の範囲の時空を通常空間の時空の中を波乗りをする様に滑らせ、何百万光年も離れた遥か彼方の銀河に極めて短時間で人や貨物を行き来させる技術を生み出すかも? そうなれば、はくちょう座の方向の約600光年の彼方にある太陽に良く似た恒星ケプラー22のハビタブルゾーンを公転している岩石惑星ケプラー22bに移民宇宙船が大挙して押し寄せ、ネオ日本/ネオアメリカ/ネオチャイナ/ネオロシアなどが建国されるかも知れない。

宇宙人を「この宇宙に存在している知的生命体である」とすると地球に住む人類も該当する。人類がいるのに人類の他には、この宇宙に宇宙人はいないと言う方が無理がある。天の川銀河(銀河系)には約1000億個の恒星があると考えられている。その中に地球人と言う知的生命体が発生していると言う実績/事実がある。我々が存在している天の川銀河を含む局部銀河群の中で最大なのがアンドロメダ銀河で、アンドロメダ銀河は、天の川銀河の約2倍の恒星があると考えられている。約1000億個の恒星を持つ天の川銀河でも最低1個の知的生命体を産んだ星(地球)があるのだから、その約2倍の恒星を持つアンドロメダ銀河には最低でも2個の知的生命を産んだ星がある可能性がある。

知的生命体は人型で無いかも? wikipedia日本語版の記事「ケイ素生命」の様に我々の様な炭素系の生命体では無く、ケイ素を主体とする生命体の可能性もある。例えば、核分裂物質が豊富な環境でケイ素生命体が誕生し、体内に核分裂物質を取り込んで核分裂エネルギーで生命活動を維持するのかも? または、太陽の光を浴びて光合成の様にして生命活動に必要な物質やエネルギーを得るのかも? そうであれば地球の生命体の様に他の生命体を捕え/殺し/食べ/消化し/吸収して生命活動を維持するエネルギーを得る必要は無いので、食べる「口(くち)」は無く、自己の体内から電磁波を発信し、外部の電磁波を受信し外部の情報を知覚し、他の個体とコミュニケーションするなら、目も耳も喋る「口(くち)」も無く、呼吸が不要なら鼻も無く、手足も無く、触手の様な体の器官で物を掴み、銀河間航行する宇宙船を組み立て宇宙狭しと飛び回り壮大な宇宙文明を築いているのかも?

地球は、巨大隕石/小惑星の激突で地球を支配していた巨大恐竜が一掃され、それまで日陰者だった哺乳類が繁栄したり、全球凍結と言って地球全体が凍り付き大量の生物種が絶滅するなど、少なくとも5回もの大絶滅を繰り返して来たと考えられる。それでも全ての生物種が完全に絶滅する事なく、一部が生き延びて次の生物の繁栄を続けている。まるで誰かが「あぁ、これは駄目だ。一度、全てを一掃して御破算にして、次の生物種の繁栄に期待してみよう。」と試行錯誤して、その誰かが考えている/思い描いている何かが生まれて来るのを地球が誕生してから約45億年、ひたすら根気良く、待ち続けているのではないのか?
と思わせる歴史を歩んで来ている。

下記のブログの後の約1/3は時間/空間/時空/宇宙/存在/起源/創成/神/宇宙生命/進化など諸々の考察で、前の約2/3は宇宙塔マスドライバーの話です。是非、御覧下さい。
http://blog.livedoor.jp/satou_hiroshi_4649/archi …
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真空にガンマ線を入射すると、電子と陽電子が対生成します。

つまり、エネルギーが質量になります。

その仕組みを説明します。
相対性理論では、質量とエネルギーは等価とします。では、エネルギーとは何でしょうか。

現在の物理学では、「超ひも理論」が最も有力視されています。そして、宇宙を次の様に想定します。
 宇宙開びゃくの瞬間、宇宙は非常にエネルギーの高い状態にあり、個々の「超ひも」は自由に空間を動き回っていました。しかし、宇宙のエネルギーが、100GeVになった時、「超ひも」は第三回目の相転移を起こしました。相転移とは、水蒸気が冷えて氷となる様な現象を言います。水蒸気として自由に動き回っていた水の分子は、冷えて相転移を起こし氷の分子として固定され、もはや自由には動き回ることが出来なくなります。

 ここからは、オリジナルです。
 ビッグバンの初期には、「超ひも」は光速を超えて自由に移動していました。しかし、宇宙のエネルギーの低下に伴い、宇宙は相転移を起こし、「超ひも」は固定され網状に繋がったと考えます。

 そして、その「超ひもの網」の上を、物質や光及び重力・電磁力・強い力・弱い力の4つの力は、振動として伝わると考えます。つまり、物質が移動して見える現象は、実は超ひもの物質としての振動が、次々と隣の超ひもに伝わる現象であると思います。そして、「超ひも」の振動自体が光速で伝わるので、何ものも光速以上で伝わることは出来ないのです。

 超ひも理論では、物質も光も一本の超ひもの振動として表現されます。超ひもの長さをプランク距離Lと言います。振動が超ひもの端から端まで伝わるのに要する時間をプランク時間Sと言います。超ひもの振動は光速Cで伝わります。従って、
 光速C=プランク距離L÷プランク時間S=L/S= 1.616199×10-35m÷5.39106×10-44秒=299,792.5㎞/秒となります。

 ここで注意したいのは、1本の超ひも上を光は光速で振動として伝わることです。そして、真空中も同じ光速で光は伝わります。これは単なる偶然でしょうか。
 真空中には、超ひもが繋がったものがあり、その上を光はそのまま光速で伝わっていると考える方が自然です。

 上記で述べた通り、幾ら光の質量が0でも、光が粒子なら、エネルギーを加えると更に幾らでも加速するはずです。なぜ、光の速度は299,792.5㎞/秒が限界なのか、そのヒントは1本の超ひも上を伝わる光の速度が光速であることにあると考えます。

 本来は、物質も光と同様に光速で「超ひもの網」上を伝わろうとします。しかし、「超ひもの網」である空間にはヒッグス場があり、物質がその中を移動すると、ヒッグス粒子が生じ物質にまとわり付き動き難さである質量を与えます。その為に、物質は光速未満でしか動くことが出来ないのです。

 私は、この理由により物質は光速未満でしか移動出来ないと考えます。相転移する前の宇宙は、超ひもが繋がっておらず、自由に飛び回っていたので、光は光速を超えて移動することが出来ました。インフレーション理論でも、宇宙開闢の一瞬あらゆるものは光速を越えた速度で飛び散ったと考えます。その後、宇宙は相転移し、超ひもが網状に繋がったので、光は光速で真空中を伝わる様になりました。

 この様に、光も物質も全てのものは「超ひもの網」上を波として表されます。超ひもの振動自体が光速cで伝わるので、何ものも光速を超えて移動することが出来ないのです。
そして、物質の質量である振動は物質を動かす電磁波やグラビトンをケージ粒子とする4つの力としての振動に換わります。逆も起こります。

詳細は、下記のホームページを参照下さい。
http://catbirdtt.web.fc2.com/eekouruemusinonizyo …
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E=MC二乗は、アインシュタインの間違えです。


Cは質量のある物は光速にならず、質量の無い物はエネルギーも持たないです。
例えば、ニュートリ等は何の影響も無く通過する。(透過かな)
この計算式は、一般的に便利なので用いているだけで、核融合のエネルギー等で追求すると矛盾もあります。
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良い疑問ですね。

物理現象は可逆なので、逆のパターンもあり得るはずです。
しかし、#2さんの指摘の、電子と陽電子でガンマー線の観測はありますが
ガンマー線から、電子と陽電子の観測はまだありませんね。また、光子の質量=0はおかしいです。光子の質量=0なら、ブラックホールに捕まる事も
ありませんね。京都大学の、ブラックホールは後ろから来る光が重力で曲げられて出来る、影理論の方が分かり易いと思います。
ニュートン力学は可逆現象を表しますが、実際は非可逆です。そう考えれば
逆のパターンは無いとしても、矛盾はありません。
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大きな誤解があります。


「質量とエネルギーの等価性」とは、
質量とエネルギーは「同じ」ものだと言っています。
質量がエネルギーに変わるわけではありません。
また、エネルギーが質量に変わるわけでもありません。
エネルギーを持つ物は質量を持ち、
質量を持つ物はエネルギーを持ちます。
例えば、シュッツ先生が書かれた一般相対論の本の演習問題に、
同じ2つの物体を用意し、一方に100Jの熱を与えた、どちらが加速されにくいか。
という問題があります。
もちろん100Jの熱を与えられた物体の方が、加速されにくいです。
何故なら、100Jの熱(エネルギー)は質量を持つからです。
核反応の場合も同様です。
ごくごく簡単に説明すると、
多数の陽子が原子核という狭い領域(10^-15mくらいかな?)に閉じ込められています。
そのため、原子核は大きな電気エネルギーを蓄えているんです。
で、核分裂などが起きると、このエネルギーが運動エネルギーなどに変わって放出されます。
で、分裂して電気エネルギーを失った分裂後の原子核を集めて質量を量ると、エネルギーが減っているので質量も減っている事になります。
そして、このエネルギーの減少は質量欠損を使って計算できると言う事です。
ですから、静止”質量”がエネルギーに変換されたのでは無く、
もともと持っていたエネルギーが、他のエネルギーに変わったと言う事です。
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No2の補足です。



>静止質量がエネルギーに変換する事例は核反応の際の質量欠損として観測されているみたいですが。

この理解も、少しあいまいかと。われわれがマクロの物質の質量として認識しているものは、そもそも、強い力に核子の中に閉じ込められた結合エネルギー由来なんです。なので、構成素粒子の全質量を足してもわずか1%。残りはそもそも結合エネルギーが、質量として観測されれいるです。

質量欠損は、反応前と反応後で質量がなくなっているわけではなく、この結合エネルギーの差が、取り出されれているだけなのです。フェルミオンなどの物質を構成する質量が、消えるわけではありません。

なので、我々の質量が素粒子だけだと1%しかないのに、残り99%の質量が観測できることが、エネルギーが静止質量になっているなによりの証拠です。

素粒子の質量が本当に消滅するのは、NO2の反対の対消滅ですね。電子と陽子をぶつければ、物質の質量が消えて、エネルギー(光)が出ます。
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いわゆる対発生が一番分かりやすい例でしょう。

光から粒子と反粒子が生まれる事です。その逆の対消滅は「質量がエネルギーに変わる」と言う例になります。
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一番わかりやすいのは、研究所の素粒子の加速器でしょうか。

2つの素粒子にエネルギーを持たせてぶつけることで、その和に相当するエネルギーの別の粒子を生成する装置ですね。

この『質量とエネルギーの等価性』というのは、実は色々なところに出てきます。例えば、化学反応は、その結合エネルギーの大小の差を引き出したり受け取ったりするものと解釈されていますが、その前後の結合エネルギーの差は、非常に小さいですが質量差(E=MC^2ですね)にもなっていることが確かめられています。
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加速器における衝突実験ではふつうにエネルギーが (粒子の) 質量に変換されてるよ.

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普通にありますよ。



泡箱のなかで、高エネルギーのガンマ線(光子=質量0)から、電子と陽電子の対生成とか。いくらでもある話です。
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