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重力は空間の歪みによるのか或はグラビトンによるのか
空間が歪むことがあるか
質量により周りの空間が歪み、それが質量と観測されると説明されることがあります。しかし、本当に重力により、空間が歪むのでしょうか。
慣性質量と重力質量の等価原理
アインシュタイン博士自身の著作「特殊及び一般相対性理論」では、左の様な図を提示しています。
左側の図は、箱の中に観測者が入っています。天井にハーケンが打ち込まれ、それにザイール(紐)が付けてあり、紐の端には物体Aが吊るされています。この箱は、加速度的に急上昇しています。そして、観測者にGが掛り、物体Aが吊るされたザイール(紐)はピンと張っています。
一方、右側の図は、同じく箱の中に観測者が入っています。天井にハーケンが打ち込まれ、それにザイール(紐)が付けてあり、紐の端には物体Bが吊るされています。この箱は地表等の重力場に置かれています。そして、観測者にGが掛り、物体Bが吊るされたザイール(紐)はピンと張っています。
以下は、アインシュタイン博士によるこの図の説明です。
＞左図のとおり、部屋の形をした広大な箱を考える。その中に観測者が居る。この状態では、観測者にとって重力というものは存在しない。
箱の蓋の中央外部にザイルを付けたハーケンが取り付けられ、我々とは無関係な種類の存在者が一定の力でこれを引き始めるとせよ。その時、観測者もろとも一様な加速度運動で上方へ飛び始める。
しかし、箱の中の人はこの過程をどう判断するだろうか？箱の加速度は、箱の床そのものの反動によりその人に伝えられる。その時、彼は、全く地球上の我が家の部屋の中に居るように、箱の中に立っていることになる。従って、箱の中の人は、自分も箱も重力場にあると言う結論に達するであろう。屋根の中央にハーケンがあって、それにピーンとザイルが張られているのを発見する。そのことから、箱は重力場に静かに吊るされていると言う結論に達する。
今度は、右図のとおり箱の中の人が箱の天井の内側にザイルを固定し、その空いている方の端に物体(B)を吊るすとする。こうすると、ザイルはビーンと垂直に垂れることになる。我々はこのザイルの張力の原因を尋ねる。箱の中の人は言うだろう。「吊るされている物体(黒い丸)は重力場において下向きの力を受け、それはザイルの張力と釣合う。ザイルの張力の大きさを決めているのは、吊るされている物体の重力質量である」と。
この例から分かる様に、Gは加速運動によるものか、重力によるものか区別が付かない。このことは、慣性質量と重力質量の同等性定理を必然的なものとして示している。＜以上
空間自体が落下するのか
ここからは、私の解説です。
相対性理論では、加速する物質が受けるGと地上等の重力場にある物質が受けるGは区別出来ないと考えます。つまり、地表に置いてある物体は、地表によって地球とは反対方向へ加速されている為にGが掛ると想定します。これは、重力により空間そのものが落下していると仮設することになります。
しかし、本当に空間自体が落下している訳ではありません。もし本当であれば、地表の物体は46億年間加速し続けられ既に亜光速に達している筈です。そうなると、物体はどの方向へも動かすことも出来ません。しかし、現実には、地表の物体は自由に動かすことが出来るので、物体は加速し続けられているのではなく、落下を妨げられているだけであることが分かります。
落下速度を計算する便法
では、何故相対性理論では、事実とは異なるのに、空間が落下すると考えるのでしょうか。
地上では、軽いものも重いものも同時に落下します。落下とは、その場に止まろうとする慣性質量を重力で引く現象です。物質の質量が2倍になると、引っ張る重力も2倍になりますが、その場に止まろうとする慣性質量も2倍となります。従って、落下速度は、物体の質量に関係なく引っ張る物体の質量に応じたものとなります。
ですから、重力により空間そのものが落下しており、物体はその場に留まろうとして空間と一緒に落下するので、全ての物質はその質量に関係なく同時に落下すると仮設します。
この様に考えると、物体の落下速度をいとも簡単に求めることが出来ます。また、重力によりGが掛かったのか加速によりGが掛かったのか区別出来ないので、そう考えても矛盾は起こりません。これで、加速系と重力系とを、同じ方程式で表すことが出来るのです。
重力はグラビトンにより生じる
現実には、グラビトンが物質間を往復することにより、まるで輪ゴムの様に作用して、物質同士を近づけさせるのです。
