なぜ質量のある物質には重力があるのですか

教えてください

No.12 回答者： SariGEnNu 回答日時： 2009/04/14 15:35

一般相対性理論では、等価原理を仮定ではなく定理みたいです。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%80%E8%88%AC% …
ですが、私は無学の為、一般相対性原理と運動の測地線原理の2つからどのように導かれるのかは確認しておりません。
また厳密には定理かもしれませんが実質的には仮定といっても支障はないかもしれません。

参考URL：http://ja.wikipedia.org/wiki/一般相対性理論

No.11 回答者： buturikyou 回答日時： 2009/04/14 13:34

等価原理を放棄する場合に自然に対する態度が二通り生じるわけです・・。

１）重力は空間の湾曲ではなく一般相対性理論は病的な幾何学である。

ま、保守反動だと言ってしまって良いでしょう！

２）重力質量の通りに重力場が生じるので見かけ上の重力値とは異なって重力運動は重力質量の通りに運行する。

新しい理論はこうなっているはずです・・。

日本の大学の場合、１）を病的に信じている者が教育大学レベルを中心に絶えないのには困っています！

No.10 ベストアンサー 回答者： grothendieck 回答日時： 2009/04/13 23:27

　古典論の範囲ではおそらく等価原理は正しい。

しかし重力も量子化せずには済まなくなって来ています。論理的な理由の他に、宇宙の始まりやブラックホールの中など量子重力が重要になる現象が考察できるようになってきたという実際的な理由があり、観測的にもこれまでとても手が届かないと思われていた量子重力のエネルギースケールが超弦理論では大幅に引き下げられ、観測できる可能性も議論されています。Theory of Eerythingと等価原理のどちらを優先するか？多くの物理学者は統一のためなら等価原理を古典論の範囲だけで成立するものに格下げすることに躊躇はしないと思います。量子重力理論では等価原理が成立しなくなる可能性が考えられています。
http://aps.arxiv.org/PS_cache/gr-qc/pdf/0312/031 …
等価原理も金科玉条とは思わない方が良い。なお一般相対性理論はガリレイやニュートンもすでに知っていた慣性質量と重力質量の等価性を仮定しているだけでなく、強い等価原理を仮定していることを注意しておきます。

No.9 回答者： buturikyou 回答日時： 2009/04/13 15:52

見かけ上とも言える慣性質量と重力質量の完璧な一致を説明するためには、

１）（慣性）質量が重力（質量）の原因となって時空を曲げる。

２）そもそも重力は力ではなくて物体は時空の湾曲通りに運動している。

このうち１）を説明せずに済ませて仮定としてしまったのが《一般相対性理論》だと言ってしまってう良いでしょう！

ただし物理学は「作業仮説から始まって原理に昇格する」というプロセスをたどる学問ですからいったん原理となった「重力質量と慣性質量の一致」という項目については疑わないのが習わしだと極言したとしても過言ではございません！

No.8 回答者： grothendieck 回答日時： 2009/04/12 21:37

一般相対性理論は慣性質量と重力質量の等価性を仮定するものであって、説明するものではないと思います。

古典力学では運動方程式の中でそれぞれの粒子が一定の質量を持つことは言うまでもないとされていました。ところが弱い相互作用では質量の異なる粒子が混合する形で運動方程式の中に入ってくるというのが小林-益川モデルで、質量は1個のスカラーではなく行列になってしまった。そのようなクォークの質量は南部陽一郎が始めて素粒子論に持ち込んだ自発的対象性の破れによって生じると考えられている。一方、古典論ではアインシュタインによって慣性質量と重力質量の等価性の仮定が極限にまで推し進められたが、質量はヒッグス場の自発的対象性の破れによって量子論的に生成されるのに重力場が量子論的に扱えないのでは論理的に不完全の謗りは免れないだろう。しかし最近Dブレーンによって重力を含む全ての相互作用が統一的に扱えるのではないかと考えられ始めています。慣性質量と重力質量の二種類の質量を導入する必要はなく、重力とその他の力とは一つの世界膜を閉弦の違いしかないのだから慣性質量と重力質量が一致するのは当然ともいえると思います。

No.7 回答者： Akira_Oji 回答日時： 2009/04/10 14:50

専門家ではありませんが、物理をかじったので、No.6のButurikyouさんの完璧な説明に加えて一言。

質量のない光も、質量を起源とする重力場内では「落下」することが知られています。質量のある物体の周りでは空間が湾曲しているので、質量のない光（光子）でも曲がって進むことが一般相対性理論で予測され、星からの光が皆既日食時に太陽の重力場で曲げられた実験観測は有名な話です。

特殊相対性理論からでも、地球上でのエレベーター内の思考実験で重力場による光の「落下」は結論できます。

No.6 回答者： buturikyou 回答日時： 2009/04/09 15:12

無重力空間では「重さが無い」のでは、と思われるかも知れませんが、実は、パチンコ玉ならば指で弾けば飛んでいくでしょうけど、ぼーりんぐの玉ですと指が弾かれて痛いでしょう・・、つまり、それ（慣性の原因）だって「重い」と実感するのですよ！

それで、そちらを《慣性質量》と言います。

対して、太陽や地球のような天体が持っている重力源としての性質と、それに引きよせられる物体が相互作用を起こす・・、ということは「どんなに小さな質量でもその値に比例して重力源になっている」ということなのですが、

ま、それで、こちらを《重力質量》と言います。

この哲学的にも物理学的にも異なった意味を持った二つの質量が「完全に一致する」という奇跡的な現実を【等価原理】として宇宙に成り立っている重力を解き明かしたのがアインシュタインによる【一般相対性理論】なんです。

完全に一致するのは偶然ではなく「重力の原因が時空の湾曲によるからである」という下りは多くの人類にとって未だにエベレスト登頂のような】モノだというのは楽しい限りであるように思います！

No.5 回答者： buturikyou 回答日時： 2009/04/09 14:02

では逆に問いますが「なぜ重い物体には慣性が有るのでしょう？」

この回答へのお礼

わかりません。
慣性は重い物質だけではないのでは？砂粒にも地球にもあるのでは・・・？
重力ですが、質量が重力を生むのでしょうか？

お礼日時：2009/04/09 15:00

No.4 回答者： debukuro 回答日時： 2009/04/09 13:58

発見者は「われ仮説を導入せず」

あるからあるのです
理由などありませんが事実です
キャベンディッシュが実験で証明しました

No.3 回答者： burahuman 回答日時： 2009/04/08 22:41

今現在この質問に答えられる人は居ないと思います。

物事の根源を解明することは現代科学を持ってしても難しいという訳ですね。

この回答へのお礼

ええ、そうですね。
これを知ることは森羅万象、全宇宙の成り立ちを知ると言うことになるんでしょうね。
いつかその時が来るのでしょうか。

お礼日時：2009/04/09 15:04