マイナスの質量って

マイナスの質量を定義すると、その物体は引力とは逆に力を受けて空に飛んでいってしまうと思っていたのですが、先日友人に否定されてしまいました。

以下、友人の考察です。
(1)プラス同士の質量では引力が働くが、マイナスとプラスでは斥力が働く。
(2)(たとえば左にプラス、右にマイナスの質量の物質を置くと)
　マイナスの物質は右向きの力を受けるが、このときニュートンの運動方程式
　ma=F
より、
　a=F/m
なので、マイナスの質量を代入すると左向きの加速度を受ける
(3)結果、等しい質量なら同じ方向に加速度を受け続け、同じ距離を保ち続ける

というような内容です。この理論で言うと、野球ボールほどのマイナスの質量の物質は地球にひきつけられて落ちてきてしまいます。
なんとなく納得がいかないのですが、この理論はあっているのでしょうか？

No.1 回答者： sanori 回答日時： 2009/01/18 04:05

こんばんは。

合っているか合っていないかは、誰にもわからないと思います。
無矛盾であるかどうかは、判断できるかもしれませんが。

いずれ、
「慣性質量」と「重力質量」が同じものかどうかが、焦点の一つになるかと思います。

「２つの質量」の章を参照。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%85%A3%E6%80%A7% …


以上、ご参考になりましたら。

No.2 回答者： R_Earl 回答日時： 2009/01/18 05:17

まず、ma = Fという関係式は本当に正しいのですか？

実は、加速度と力の関係は|m|a = Fかもしれません。
こうすれば、プラスの物質とマイナスの物質は離れていくことになります。

正の質量しかないこの世界では、加速度と力と質量の関係式が
「ma = F」でも「|m|a = F」でも同じ結果が得られます。
つまり、『真の』加速度と力と質量の関係式が|m|a = Fだとしても、
この世界にいる人達は加速度と力と質量の関係式をma = Fだと思いこみます。
仮に「加速度と力と質量の関係式は|m|a = Fである』と主張しても、
負の質量が無い世界では検証することができません。
逆に『真の』関係式が「ma = F」だった場合、
『|m|a = Fである』ということを否定することはできません(検証ができないので)。
当然、肯定もできません。
結局、本当に正しい関係式が何なのかは分かりません。

物理の「法則」は、『本当に正しいこと』を言っているわけではありません。
『実験結果から考えた時、最も妥当な仮説』のようなものでしょう。
悪く言ってしまうと、その仮説は『実験時の特殊な環境でしか成り立っていない』とも言えます。
なので実験した環境から大きく外れたことを考えた場合、その法則が適用されるかどうか分かりません。

「F = ma」の関係式も、質量が正という前提で作られたはずです。
なのでこの式で負の質量を考えても、その結論が正しいかどうかは誰にも分かりません。

No.3 回答者： cozycube1 回答日時： 2009/01/24 11:37

　ご友人の説明が現代物理学的に完全に正解です。

マイナスにマイナスをかけたり割ったりするとプラスになる、そういうことです。これによりマイナスの質量の物質も一般相対性理論の等価原理を満たすため、存在し得るとされています。
　ちなみにこれは、地球の質量を極めて大きいとみなして地球が動かないと仮定してのものです。たとえば、もし絶対値が等しい高質量の普通の物質■とマイナスの物質□をくっつけて■□としたらどうなるか。答は無限に加速していく、です。二つの物質には斥力がかかるのですが、マイナスの質量の物質のほうは、先の説明の通り、普通の物質にひきつけられるからです。つまり、運動学的には普通の物質とマイナスの質量の物質の加速度は同じ方向を向くわけです。