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エネルギーは速度の2乗に比例するのは何故か

Ⅰ.物質の動くモデル

物質も光と物質を動かす4つの力も全て、「超ひもの集合体」の上を振動として伝わる。
物質として振動する超ひも自体が移動すると考えると、加速度を加えた時Gが生じる理由が無くなる。静止系がないとすると、運動とは物質と物質との相対的な位置関係となる。一方が移動していると考えると、他方は静止していると考えられる。今度は、他方が移動していると考えると一方は静止していることとなる。しかし、一方に掛かっていたGが、静止していると考え直しただけで消えることはない。Gは明らかに静止系との位置関係に応じて掛かっている。
物質として振動する超ひも自体が移動すると静止系は無くなる。従って、超ひも自体は動かず、物質としての振動が、超ひもから超ひもへと次々に伝わっている現象を見て、物質が移動していると考えているのである。
超ひもの振動は光速で伝わる。光と4つの力はそのまま光速で伝わる。しかし、物質はヒッグス粒子(以下H粒子又はH波と言う)により伝わることを妨げられ静止している。
　このモデルで、物質の動く仕組みを探求して見る。

Ⅱ.物質とエネルギーの変換式

静止物質と光速物質

物質波とH波は逆の振動であり、1本の超ひもに伝わると、お互いに打ち消し合い消える。物質としての振動は外に向かうと、取り囲んでいるH粒子により打ち消され、それ以上外には伝わらない。次に物質波とH波は分かれ、物質波は中心に向かう。物質波は限られた空間内でこの振動を繰り返している。これが静止物質である。
H粒子が無くなると、物質波は球状に速度c[m/s]で広がる光速物質となる。

物質波の広がろうとするエネルギーと、H粒子の物質波が広がるのを押さえるエネルギーは等しい。従って、mｇの物質が消滅しエネルギーに変換された時、それはmｇの物質波を静止させているH粒子を丁度消滅させる。すると、mｇの物質は光速物質に変わり、速度c[m/s]で広がる様になる。その時
球体の表面積=4πc2
であるので、mｇの物質の有するエネルギーは
E=4πmc2
であることが分かる。mｇの物質が消滅しエネルギーに変わると、他のmｇの物質を4πc2[m/s]で移動させることが出来る。


Ⅲ.物質が動く仕組み

物質の動く仕組み

光は移動エネルギーを得ると、広がって進む。光同士は引力が働かない為、そのまま広がりながら光速で伝わります。
物質は、お互いに4つの力で引き合っています。物質は、移動エネルギーを得て動き始めると、広がろうとします。しかし、引き合う4つの力により広がることは抑えられ、物質は元の大きさを保っています。その為、移動しようとする力に対して、物質が広がるのを抑える力は、ブレーキとして働きます。

今、図の通り物質がH粒子に囲まれ静止しています。物質に移動エネルギーを加えます。移動エネルギーは、左側のH粒子にはそのまま伝わり、お互いに消えます。そして左方向へ物質波は、c[m/s]で伝わろうとします。上方に向くに従って、エネルギーがH粒子に伝わる量は減少し、H粒子が消える割合は少なくなります。真上のH粒子は全く消えません。

上方へ向くに従って、物質波の伝わる速度は、残ったH粒子に妨げられ遅くなります。この結果、物質波は直径c[m/s]で広がろうとします(詳細は下記を参照下さい)。しかし、物質同士引力により引き合い元の大きさを保ちます。お互いに引き合って元の大きさに戻るので、その戻る位置はc[m/s]よりも手前となります。これで、引力がブレーキとなっていることが分ります。

Ⅳ.直径c[m/s]の球体

直径cの球体

詳細な図を用いて調べます。mgの物質αは移動エネルギーを吸収します。移動エネルギーはRにあるH粒子と打ち消し合います。RにあるH粒子の内v/cを消すと、物質波はP方向へv[m/s]で伝わろうとします。v/cのH粒子を消すには
E=2πmv2
が必要となります。

O→R方向は、移動エネルギーがそのままH粒子に伝わり、v/cの割合のH粒子が消され、物質波はv[m/s]で伝わろうとします。
O→I方向(∠(π-θ))は、移動エネルギーはOH/ORしか伝わりません。
OH：OR=OI：OS、OR=OI，sinθ=OS/OR= OS/OI=OR/OH
従って、∠(π-θ)方向のH粒子はvsinθ/cの量が消されます。すると、物質波は∠(π-θ)方向へ、vsinθ[m/s]伝わることとなります。OQ= vsinθ[m/s]なので、物質波は直径vの球状に広がることが分ります。

直径vの球体の表面積Sは
S=πv2
です。一旦、この大きさに広がった物質が引き合い、u位置に収縮しβとなると考えます。uの位置はどこでしょうか。OとPの位置の物質のみで考えます。P位置の物質はv2のエネルギーを持ちます。O位置の物質のエネルギーは0です。この2つが引き合うと、それぞれが持つエネルギーは(v2)/2となります。速度はエネルギーの平方根に等しいので、その速度はv/√2[m/s]となります。よって、uの位置はv/√2[m/s]であり、粒子同士が引き合うブレーキにより、速度v[m/s]より減速されています。

Ⅴ.uの位置

　この様に、2πmv2のエネルギーが加わると、物質全体はv/√2[m/s]で移動する様になります。速度vになる為には更に2πmv2のエネルギーが必要です。そうすると、物質は表面積2πmv2の球体の表面に広がろうとします。この球体の直径は√(2)vです。よって、uの位置は
√(2)v/√(2)=v[m/s]
となります。
これで物質は速度vを保ちます。


Ⅵ.エネルギーは速度の2乗に比例する

速度v[m/s]の物質のエネルギーは4πmv2であり、速度u[m/s]の物質のエネルギーは4πmu2です。従って
速度v[m/s]の物質のエネルギー：速度u[m/s]の物質のエネルギー=v2：u2
であることが分かります。

Ⅶ.高速運動に伴う質量の増加

速度vで移動する物質は、そのv2/c2が光速物質となっている。残りの(1-v2/c2)の物質は静止物質であり、この静止物質にエネルギーを加えることにより速度が増したり、方向が変化したりする。そのエネルギー量はπm(1-v2/c2)であるので、全て光速物質となっても、速度はc√(1-v2/c2)[m/s]しか増えない。速度v[m/s]で動く物質には、同じエネルギーを加えても、静止時の√(1-v2/c2)しか動かないので、質量が1/√(1-v2/c2)増加した様に振舞います。