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2006年4月10日 (月)

重力場(ファインマン)

  ニュースグループfj.sci.physicsで「琉球大学の河野さんの記事」を読んで,元々は「本の山古墳」の中に積ん読状態で沈んでいて最近トランクルームに引越ししていた「ファインマン講義,重力の理論」を取り出して読んでみました。

 今のところ,まだ全体の1/3足らずしか読んでないのですが。。。

  元々は,「高速度で走る宇宙船などに乗った観測者から見ると,星は自分とは逆向きに高速度で運動しているから,"質量=相対論的質量"は莫大になり,万有引力は互いの質量(というかエネルギー)の積に比例するのだから,観測者のいる座標系が変わると引力が莫大になるのではないか?」

 などというおバカな質問などを受けたりするものですから,電磁気学での"クーロン力(Coulomb)=静電気力"は系の運動速度が高速になるほど小さくなり,元の静電気力は高速運動系では電荷の運動の電流による磁気力に転化するという例え話をして,重力も同じようなものだなどという説明でお茶を濁したりしていました。

 その関連で当該記事の"磁気的重力"なる概念にも前から少なからず興味を抱いていたので,ファインマン(R/P/Feynman)著の重力の本でも読んでみようという気になったのです。

 いやあ,いろいろと目からうろこが取れるようなことが書いてありましたね。

 例えば,素粒子を仲介する媒介粒子がボーズ粒子(Boson)なのは,素粒子が1個の媒介粒子の交換によって2次の相互作用をするとき,相互作用頂点でフェルミ粒子(Fermion)はフェルミ粒子のまま,ボーズ粒子はボーズ粒子のままキープされるためであることも,私は今までは気が付いていなかったのです。

 そして電気力が引力と斥力の両方あるのは,"媒介粒子=光(photon)"のスピンが1であって奇数だからということ,一方,重力の場合には媒介粒子が重力子で,そのスピンは2であって偶数である故に引力のみであるという論理もちょっと目新しいものでした。

 (グラヴィテイーノ(重力微子:gravitino)のスピンも確かゼロで偶数ですよね)。

 しかし,最も興味深かったのは次のことです。

 すなわち,電気力の場合,そのソース(力の源)は電荷であって,それの媒介粒子は仮想光子ですが,光子は電荷を持たないので電気力は”ソース=電荷”について線形です。

 それに対して,重力のソースは質量というよりエネルギーで,その媒介粒子は質量はゼロでもエネルギーはゼロではないため,それ自身も重力のソースとなります。そのために,重力の場合は力の形態が2次以上,つまりソースについて非線形になります。

 それ故,重力場の方程式は必然的に非線形方程式になるだろう,ということが興味深かったのでした。

  でも,ということは量子色力学で,結合のソースが,"カラー=色"であるならカラー的に無色の素粒子を媒介する粒子も無色でなければ線形になれないはずですが,一般にグルオン(gluon:ニカワ粒子)は色を持っています。

 でも,ハドロンは無色ですが,クォークは色を持っていて,グルオンはクォーク間を媒介するものだから,色を持っていてもいいのか?などと勝手に色々想像したりしてしまいました。

 引き続き仕事の合間に読んでみます。

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