物質はエネルギーで出来ているか？

Question

物質が何で出来てるかの問題ですが　突き詰めると　E=mc^2　よりエネルギーと質量が比例することから

やはり物質を構成する粒子　電子　多くの素粒子　光子　ヒッグス粒子等もエネルギーで出来ているのではないかと考えるのですが　間違っているでしょうか？

エネルギーには様々な態がありますが　物質もエネルギーの一つの態ではないでしょうか？

物質は何でできているのでしょう？

ddtddtddt · Accepted Answer

少し古典物理的に考えてみますか。

まず#2さんのように、E=mc^2でなく、概念的に、E　⇔　mc^2　の事だとします。このような捉え方が一番安全ではあるのですが、物理は数式や概念の関係から何かを予想したいんですよ。そこで、E　⇔　mc^2　から最初に思いつく事は、粒子の単純生成です。

［例-1］
　真空にエネルギーを集中させたら（強烈に集光されたレーザーでも想像して下さい。するとその焦点に）、電子が出来るような事はないのか？。光がエネルギーを持ってるのは、確かだ。Ｅが電子に化けたら、電子の質量は、Ｅ／c^2でなかろうか？（Ｅ⇒mc^2）。

現れた電子はほっとけば、自然に光へと蒸発するかも知れない。その光のエネルギーは、E=mc^2だろう（mc^2⇒Ｅ）。

事の発端は全然違うところから来てるのですが、［例-1］のような実験は実際に、数え切れないくらい行われています。で、物理は、E=mc^2だけで出来てるわけではありません。例えば、質量保存則があります（自分は粒子数なんか持ちだせないので、質量保存則で我慢して下さい）。

[例-2]
　質量保存則という、譲れない法則があった！。もし光エネルギーＥの集中で、質量ｍ＝Ｅ／c^2の電子が出来るなら（Ｅ⇒mc^2）、質量保存則を守るために、質量－ｍの反電子（俗に言う反物質）も同時に出来なければならない。何故なら、光の静止質量は０だから。

実際の実験結果は、その通りになります。これを電子の対生成と言います。そして電子と反電子が衝突すると、Ｅ＝mc^2の光になって、ピカっと両者は蒸発（？）し、後には何も残りません。これを電子の対消滅と言います。

こうしてE=mc^2と、質量保存則の両方を満足できた、目出度しめでたし・・・。・・・ではないんですよ。エネルギーＥの光から、ｍ＝Ｅ／c^2の電子が出来るまでは良いんですが（Ｅ⇒mc^2）、mc^2⇒Ｅの方が駄目です。だってエネルギーＥの光へと蒸発するのは、電子と反電子が出会った時です。これでは、ｍ－ｍ＝0　⇒Ｅ　になってしまいます。そこで出てきた考えは・・・、

[例-3]
　光の静止質量は0ですが、雑に言えば、Ｅの大きさの運動エネルギーを光を持っています。その分の質量ｍ＝Ｅ／c^2を、光は真空のある領域に持ち込んだのだから、質量保存則はもともと破られていない。では反電子とはなんなのか？と言えば、真空から電子という実体を、強引に削り取ったために真空に開いた、「穴だ」とする「解釈」です。穴に電子がはまれば電子はいなくなるので、質量保存則（エネルギー保存則）から、電子はエネルギーＥの光へと蒸発しなければならない、と言えます。

以上の話を専門家にしたら、「こいつブルーバックスばっかり読み耽って、物理をわかったような気になった素人だな」、と思われるのが関の山ですが、注目して欲しいのは、[例-1]～[例-3]の推移に従って、エネルギーと質量の概念が、微妙に変化している点です。そして一番物理らしいのは、やっぱり[例-3]なんです。物理は「解釈好き」なんですよ。物理は、そこを知りたいんです。

物理は、現象の背後にいると想定される、普遍の実在や法則を知りたがります。例えば[例-3]において、質量保存則とエネルギー保存則は、静止質量のエネルギーも考慮した形で、エネルギー保存則として一つになります。ちなみに現在では、「真空の穴」といった不細工な考えは、場の理論を使って、もっとスマートに解決されています（詳細は、ご勘弁を・・・(^^；)）。

なので、「物質はエネルギーから出来てる」「物質もエネルギーの一つの態だ」と言っても、間違いとは言い切れません。そのような言明にも使えるように、質量（物質）とエネルギーの概念は、少しずつ変更されて来ましたが、こうも歯切れが悪いのは、ある意味、自明な事でもあります。

[例-1]～[例-3]でミニマムに示したように、ここ3.5世紀ばかり物理は、たんなる概念と実在の境界線上に身をおいて、何とか両者を整合させようとやって来たからです。

そして最後の趣旨は、#4さんと同じです。「物質はエネルギーから出来てる」「物質もエネルギーの一つの態だ」と言いきって良い事がわかったとしても、その瞬間に次の事が始まります。

・じゃあ、エネルギーって何さ？

「物質はエネルギーから出来てる」だけで、終わったと思わないで下さい。納得しないで下さい。物理の先は長そうです(^^；)。

moto_koukousei · Answer

yuniko99さんは、何に困っているのでしょうか。　
　
「ＡはＢで出来ている」という場合、「出来ている」という言葉で何を示すでしょう。
「全ての物質は原子でできている」という場合、物質の中を探ると構成要素として原子があるという意味ですね。この場合、原子も物質なのでしょうか。
「全ての原子には内部構造があり、正の電荷を持つ原子核と、負の電荷を持つ電子から成っている」という場合、電子は物質でしょうか。原子核は物質でしょうか。「全ての物質は、原子核と電子から出来ている」と言うのでしょうか。「全ての物質は原子で出来ている」は間違いでしょうか。
「物質を構成する粒子　電子　多くの素粒子　光子　ヒッグス粒子」といって構わないのでしょうか。
「、、、を構成する」「、、、で出来ている」とは何ですか。
そうした用語の意味することを決めないと、質問も回答も意味をなさないですよね。
　
「エネルギーには様々な態があります」　なんのことを言われているのでしょう。
エネルギーにある様々な態とは、具体的に何ですか。
エネルギー準位のことではないですね。　
「物質もエネルギーの一つの態ではないでしょうか？」　
物質は疑問だとして、その他にはっきりしたエネルギーの一つの態を示してください。
　
物理や化学のカテゴリーでなく、社会学や宗教学のカテゴリーだとしても、用語はそれなりに明確にして使うことが大事です。
哲学のカテゴリーで、言葉をいい加減に使ったら、深化させて思考することは無理です。
　
yuniko99さんの質問歴がみえないので、何を考えようとされているのかがわかりませんが、　E=mc^2　のようなことを思考するレベルにまだないのだから、もっと即物的で分かり易いことから、思考した方がいいと思います。　思考を重ねるのにも、基盤がないといけません。　物理学をやりたいのでも、化学も、電磁気学も、実験理論や数学もやらないと、言葉だけ意味もなく空回りするだけだと思います。
　
空虚でも言葉の遊びで、存在論とエネルギーや時間、物質とこねくり回したいのであれば、今のママでも良いと思いますが、そうでないなら、地道にやることをお薦めします。

psytex · Answer

#4の者です。
物理に詳しくない人が混乱しがちなので、解説しておきます。
反粒子は、負粒子とは違います。
私が「通常の粒子」と書いて、「正粒子」とは書かなかったのは、
私自身が30年前に物理を学び始めた頃、混乱したからです。
負粒子＝負エネルギー粒子とは、通常の粒子の負エネルギー
状態として得られるもので、反粒子とは、正エネルギーであって
通常粒子とは反対の性質（電子なら正の電荷）を持つ物です。
つまり、「正」という言葉をうかつに使うと、負粒子に対する正
なのか、反粒子に対する正なのか、二重の意味を生じるのです。

つまり、通常粒子と反粒子の対消滅とは、２個の正エネルギー
の粒子の分の輻射が得られて当然なのです。

ちなみに、負エネルギー粒子は時間軸逆行と等価であり、
また、現象的にエネルギーは自乗で作用するので、相対性
理論における超光速粒子の虚数エネルギーとも等価になり、
結果として、「超弦理論において光速に還元される原理的に
対し、階層現象表面的に非光速化する上で、超光速は過去、
光速下は未来として、現在(光速=感受表面)から対発生する」
という壮大な宇宙像にまで至るのです。

psytex · Answer

#1の者です。
詳しくいえば、「E＝mc^2」の両辺は、決して仮想的な
等号ではなく、たとえば原子炉においてウランがプルト
ニウムに変った時、その前後で質量が小さくなっており、
その軽くなった質量分がエネルギーになっているのです
（そこにc(光速)という大きな定数が掛けられているため
得られるエネルギーは膨大なものになります）。
もっと言えば、何もない所にエネルギー（光子）を集中
すれば、それ以外の重い素粒子が生まれます（粒子数と
いうパラメータを保存するため、通常の粒子と反粒子の
対発生の形でですが）。
逆に通常粒子と反粒子がぶつかれば、100％の質量が
輻射エネルギー（光子）に変ります。

そこには、「エネルギーとは別の物質的実体」などという
ものは存在しません。
そうした“確かな物体”そのものが、量子的定常波を
階層現象性の奥に潜在化させる事で、その“上べだけを
いい加減に捉える”事で派生する二次的なものです。
運動エネルギーを量子と別に考えそうですが、たとえば
日常で「物体同士がぶつかる」というのは、その物体の
外側の原子の最外殻の電子が、相手の側の最外殻電子
と電気的に反発し合う＝光子を交換する事を意味し、
運動量の変化も連続的ではなく、量子単位です。
運動する素粒子を磁場等で急に曲げると、運動エネルギー
だけがつんのめって飛び出します（シンクロトロン放射）。

こうした本質的な事実を知らず、日常の限定された条件
の延長でのみ思索を重ねると、つまらない結論に至りが
ちなので気をつけましょう。

mmky · Answer

＞やはり物質を構成する粒子　電子　多くの素粒子　光子　ヒッグス粒子等もエネルギーで出来ているのではないかと考えるのですが

○ご指摘の通り、全部エネルギーで出来ています。ただ、エネルギーといっても物理学で発見されていないエネルギーなんです。素粒子を構成するエネルギーのことですが、３次元的なエネルギーとは違い、もっと高次元の精妙なエネルギーのことですね。
インドの仙人が空中から物を出したりしますが、その元のエネルギーのことですね。
このエネルギーは意志があるように振る舞うのですね。その意思により素粒子になったり、原子になったり、更に集まって大きな物質になったりするのです。このエネルギーは次元の境界で消えたり出たりするので幽霊エネルギーとか、素粒子的に霊子と呼ばれたりしてます。霊子は光速の素粒子の元ですから光速よりはやいんですね。
このエネルギーをもとにして、物質はエネルギーと同一、それが、E=mc^2　あるいはE⇔mc^2　の本当の意味ですね。まだ物理学は幼いですから、運動エネルギーや熱エネルギーぐらいで止まっていますが、本当は、E⇔mc^2　のとおり「物質の転送」や「無からの物質合成」も未来にはできるようになるのですね。
神は思いによりこの世界を創ったという本当の意味が分かる日もそう遠くないように思います。

もやもやは続くでしょうが、考えは正しいですから、心配はいらないと思いますよ。

sheep67 · Answer

こんばんは。

たぶんですが、
この式は、MとEが数式で結びついてる、という以上のものはないですし、
概念的には、MとEは等価だ、という言葉で言われます。
等価という概念は、因果律を超越した？ものです。

物質とエネルギーは等価なので、この2つの間に因果関係はありません。
等価という概念は、因果関係的な繋がりではないので、
少なくとも物理は、物質もエネルギーの一形態、とは言ってないように思います、多分。

物質とエネルギーは等価なので、
物質はエネルギーの一つの態だとか、
物質はエネルギーからできてるんだ、とか
逆に、エネルギーは実はみんな物質だ、
とか言うのは、それらは仮説か、あるいは解釈のたぐいであり、
というか、厳密に言うと、物理的には間違いじゃないのかな・・たぶん。

等価とは、そういう、片方が片方に由来するとか、片方が片方で説明される、という因果律は含まないような気がします。
これは因果関係ではないはずです、多分・・

質問者さんの表現である、粒子等もエネルギーで出来ているとか、物質はエネルギーの一形態、という風な表現は、人の世界の因果関係的生活常識ではそんな風にも見ることができるけど・・・
多分物理的現実を見れば、それは間違いなんじゃないかなーーーたぶん。
あるいは間違いと言ったら厳しすぎるのかな・・

因果律こそ真理である、ということを無批判に認めるなら、
論理的な意味で、言われてることは間違いではないんですが、論理的に矛盾がない＝現実、とは限りません。
理屈は間違ってなくても、真実といえるか？　となると・・。
でもここが、例えば量子力学の解釈問題と同じ類のものと言えるのかどうか？　は知りません。

違うかなーー？　やっぱあまり自信ない・・・間違ってたらごめんっす。
僕の知る限りではこう受け取ってます。
書いててなんですが、物理に詳しくはないので　物理学のカテゴリーで聞かれたら、はっきりすると思うんですが。（と丸投げ）

psytex · Answer

エネルギーには、最小の単位があり、量子といいます。
量子が単独で飛び出したものが光子です。
超弦理論において、量子以外の、即ち“物質的”な素粒子
（つまり量子=プランク定数以外の物理定数）は、量子波動
の定常波として得られる事が明らかとなっています。
今さら「物質もエネルギーの一つの態ではないでしょうか？」
と力説する必要はありません。

物質はエネルギーで出来ているか？

少し古典物理的に考えてみますか。

yuniko99さんは、何に困っているのでしょうか。

#4の者です。

#1の者です。

＞やはり物質を構成する粒子 電子 多くの素粒子 光子 ヒッグス粒子等もエネルギーで出来ているのではないかと考えるのですが

こんばんは。

エネルギーには、最小の単位があり、量子といいます。

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