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夏休みの自由研究をしていて、宇宙のことについて研究? しているのですが「重力って質量に関係しているのか」?と疑問におもいました   こんな簡単な質問ですみません できるだけ詳しくおしえていただけるとうれしいです^^

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A 回答 (3件)

「質量」には、特に「慣性質量」という呼称があり、これは重力に関する


質量とは無関係な、その物体を加速しようとした時の抵抗です。
「重い物は動かす(加速する)のも大変なのは当然」だと思われがちですが、
実は、重力を発生させる(=重力に引かれる)「質量」と、慣性質量の
等価性はこれまでの物理学では保証されていません。

「バケツを回転させると遠心力で水面の縁が盛り上がる」という現象を、
「全宇宙を回転させるとバケツの水が引かれる」という加速運動の等価性
から証明されるべきだとした「マッハの原理」にインスパイアされた
アインシュタインが、何とかそれを証明しようとして相対性理論を生み
‥‥しかし、特殊相対性理論で等速直線運動を相対化し、一般相対性理論
で重力と加速度を相対化したけど、ついに慣性質量には届かなかったのは
有名な話です。

慣性質量と加速度を相対化するには、周りの宇宙全体の物質を動かすと、
その物体にも力が働かなければなりませんが、アインシュタインの時代の
定常宇宙では、そのような力は生じなかったのです。
実際は、ビッグバンによる膨張宇宙において、移動しても常に自分が
宇宙の中心にいるという事によって、上記の力は得られるのです。
137億年経った宇宙では、どのように移動しても、半径137億光年彼方は、
ビッグバン当時の「137億年前の点」に収束しています。
(この「壁」は同時に「光速で遠ざかるから時間停止している」とも言えます)

移動した分の空間は、後方に移ったにもかかわらず、移動した先でも
同じように「半径宇宙年齢光年の中心にいる」のはなぜか?
移動しようと加速すると、加速前方の「壁」は後退速度を相殺され、
時間停止が解かれる(物質を生じる)のに対し、加速後方においては、
移動の加速が膨張速度に加算されるために、「後退速度による時間停止」
がより大きくなり、後方に移動した物質で補われ、結果的に「前後の
宇宙の大きさ」は一定に保たれるのです。

ところが、この「移動しても常に宇宙の中心にいる」事において、
加速度を相対化すると、後方に移動した物質は全て加速されて質量増大
するのに対し、前方は「壁から生じた物質=接近する」によって賄われる
(「壁」は光速で遠ざかるのに対し、近くは接近=途中で相対運動量0
になる運動量分布)ために、運動量を加算した加速軸前後からの重力は、
非対称になるのです。
考えてみて下さい、全宇宙に1つの物体しかなければ、それが加速されて
いるかどうかなんて、どうやって決められますか?
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今のところ、重力は質量と関係していることは間違いないようですが、「なぜ」と聞かれると、宇宙の成り立ちから説明して、結局「まだ良く分っていない」に落ち着きます。

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この回答へのお礼

良く分かっていないんですか へえ~  勉強になりましたありがとうございました

お礼日時:2010/08/01 10:38

それをここで聞いていいんですか?


自由研究なんだから、もっと自由に「研究」しましょう。

>>「重力って質量に関係しているのか」?と疑問におもいました
 そのように疑問を持つことが第一歩です。
 では、次に、どうしたらその関係を調べることができるか考えましょう。
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