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【物理】アインシュタインは正しかった-重力理論を7000光年かなたで検証 一般相対性理論、極限状態でも破綻せず

引用元: http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1367075572/

1: 科学ニュース+板記者募集中!@pureφ ★ 2013/04/28(日) 00:12:52.25 ID:???
アインシュタインは正しかった―重力理論を7000光年かなたで検証

 科学者たちがアルベルト・アインシュタインの有名な重力理論を、これまでで最も過酷な現実の世界で
検証したところ、同理論の正しさが判明した。

 アインシュタインの一般相対性理論では、質量をもった物体は時空(スペースタイム)の中で歪みを引き
起こす原因になる。その歪みをわれわれは重力として認識する。アインシュタインの相対性理論では、
時空は宇宙と時間によって織りなされる4次元的な織物である。

no title
アインシュタイン博士 AFP/Getty Images

 例えば、ボーリング用のボールはマットレス上でへこみの原因になる。そして同じマットレス上で近くにあるマーブル(ビー玉)は、何もなければ直線の動きをするはずだが、そのへこみのせいで動きが変わって直線ではなくなる。これと同様に、太陽の質量はその周囲の時空を歪める。地球のように質量のずっと小さい物体はこの歪んだ空間の中で一つの道を進んでいく。これがわれわれの言う軌道だ。

 科学者たちは一般相対性理論を検証した。これはそれが間違っていると考えるからというよりもむしろ、それが最終的な説明になり得ないことを彼らが確信しているからだ。それはアイザック・ニュートンの重力理論にアインシュタインの説明が取って代わったのと全く同じだ。

 アインシュタインの重力理論は、100年近く前に発表されたが、実施されたどの検証もパスしてきた。にもかかわらず、科学者たちはどの時点(限界点)でアインシュタインの重力理論が崩壊するか、そしてアインシュタイン理論に代わる理論がどこで構築されねばならないかを見極めようと努力してきた。例えば、アインシュタインの重力理論の枠組みは、原子・サブ原子レベルで自然がどう機能しているかを説明する量子論と相容れない。

 それをブラックホールで考えてみよう。ドイツのマックス・プランク電波天文学研究所の天体物理学者で米科学誌サイエンスに掲載される論文の共同執筆者パウロ・フレイレ博士は「アインシュタインの理論では、無限に強い重力場と密度を持つと予測されているが、それは愚にもつかない考えだ」と述べている。

 フレイレ博士とそのチームは、地球から7000光年離れたいわば宇宙の実験場で、アインシュタインの理論が正しいかどうか検証した。そこには2つのエキゾチックな星が互いに周回している

 2つのうちの一つは白色矮星で、はるかに明るい星が冷却化した残存物だ。そのコンパニオンはパルサー(電波天体の一つ)で、毎秒25回自転している。パルサーは幅がわずか12マイル(約19キロ)だが、重さは太陽の2倍だ。

 アバディーン大学(英スコットランド)の理論物理学者チャールズ・ワン博士は、「かくも小さな空間でかくも大きな質量があると、極めて高い重力が生じる」と述べた。同博士はこの研究に関与していない。

 パルサーの表面上の重力は地球上の重力の3000億倍だ。そこでの環境は、ブラックホールの持つ容赦ない圧倒的な力に近づく。ブラックホールは光さえ飲み込んでしまう特性がある。

 フライレ博士は「われわれはこれまで一度も検証されなかった領域でアインシュタイン理論を検証しているのだ」と述べた。

 パルサーと白色矮星というこのペアは重力波を放出しており、徐々にエネルギーを失っている。その結果、この2つの星は互いに接近し、周回の速度が増している。

 アインシュタインの理論では、星が互いに周回するのに要する軌道周期は年に約800万分の1秒ずつ縮小するはずだと予測されている。

 そこでフライレ博士とそのチームは、幾つかの天体望遠鏡を使ってこの2つの星の周期などを正確に測定した。得られた結果は、アインシュタイン理論に基づく予測と完全に一致していた。

>>2あたりに続く

GAUTAM NAIK/The Wall Street Journal 2013年 4月 26日 12:22 JST
http://jp.wsj.com/article/SB10001424127887324289404578445753638685248.html



2: 科学ニュース+板記者募集中!@pureφ ★ 2013/04/28(日) 00:13:01.72 ID:???

 アインシュタインの理論的枠組みはこれまでのところ、依然として無傷で有効なままだが、ワン博士は「今回の研究結果は、天体物理学者の観測結果が新たな極限的なケースを突き止めるのに役立つという点で重要な意味を持つ」と評価している。

 アインシュタインの理論は、理論の発表後4年以内に発生した皆既日食の際、初めてかつ劇的に確認された(訳注=一般相対性理論により予測された太陽近傍での光の歪曲が、ニュートン力学で予想されるものの2倍であることが観測で確認された)。これで彼は一躍有名になった。もし間違っていることが判明していたら、どう感じたかという質問に対し、アインシュタインは「気の毒に思っただろう。理論は正しい」と答えたという。

コンパクトな軌道を持つ相対論的連星系に属する大質量パルサー
A Massive Pulsar in a Compact Relativistic Binary
John Antoniadis, Paulo C. C. Freire, Norbert Wex, Thomas M. Tauris, Ryan S. Lynch, and 17 more
Science 26 April 2013: 1233232 [DOI:10.1126/science.1233232]
http://www.sciencemag.org/content/340/6131/1233232.abstract

アインシュタインの一般相対性理論、極限状態でも破綻せず
AFPBB News 2013年04月26日 15:53 発信地:ワシントンD.C./米国
http://www.afpbb.com/article/environment-science-it/science-technology/2940985/10645715

14: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 00:44:32.11 ID:Z8sr2kd6

毎秒25回転で3000億倍の重力・・・凶悪すぎて想像つかん
量子論がまだ追いついてないだけじゃね?素粒子が実はまだまだ粗粒子だったりとかさ


22: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 00:51:54.99 ID:il6OF2uA

ええと、重力波を放出すると、エネルギーを失う、と書いてあるように読めるが、それでいいのか?


34: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:08:47.84 ID:8lf1CTRx

>>22
こんな感じで出るらしい
http://www.youtube.com/watch?v=tUpiohbBv6o


37: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:13:27.37 ID:il6OF2uA

>>34
おお、面白い動画だ。


40: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:17:29.98 ID:nOOzzKsg

>>34
この動画にも疑問を持つ。
これはマクロの相対論で押し切った動画だが、この動画の極限ではミクロに行くはずだ。
すると量子力学的世界に移行するのだから、相対論は無効になる。

つまり、この動画は最終の場面をボヤかしている。


46: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:22:53.86 ID:jEklUS+/

>>40
マクロで語られる距離的に外まで影響を与えるのは
電磁力と重力くらいではなかったっけ?
弱い力と強い力の到達距離って制限かかっていたよね

(外から眺めた前提の)模擬的なモデルとしては
そんな表現になってもしかたのないことかも


51: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:28:34.61 ID:nOOzzKsg

>>46
二つの物体が接近し接近し接近したら量子力学的世界だから相対論は無効。
その接近したところを相対論で説明したらまずいでしょ、ってことですが。


57: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:33:41.97 ID:jEklUS+/

>>51
量子世界を語るときに、相対論は無効というか無力でしょうね
アインシュタイン自身、波動関数の収縮を受け入れられなかったと記憶しています
「神はサイコロを振らない」とかいう有名な言葉も残っていますし

先のコメントは動画に関する感想です


58: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:35:44.52 ID:nOOzzKsg

>>57
ですから、動画の最終場面は信用できないってことです。
あるいは、相対論では説明できないってことです。


61: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:49:52.28 ID:jEklUS+/

>>58
雑学的な、量子論入門で説明される事の始めの方にありますね
本にもよると思いますが

ミクロの世界まで、相対性理論が適用されるならば、
円運動を行っている荷電粒子は、常にエネルギーを外へ放出し続け
やがて、全エネルギーを失って、中心部へ落ち込むはず

すなわち、水素原子は存在できず、世界は中性子のみの存在しか許されないはず
(プラス電荷を帯びた陽子の周囲を、マイナス電荷を帯びた電子が周回しているというモデルが提唱されていた)

現実はそうではない
なぜか?


62: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:56:48.56 ID:nOOzzKsg

>>61
うーん、なんか議論がズレてる感じ。
>>34の動画を最後まで相対論で説明することは出来ない」って言いたいだけです。

まぁ、知ってる人は知ってることだから、念のため言っただけです。


84: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 05:32:06.47 ID:/xNOR2xI

>>62
お前質点同士の接近で重力が発散することと、大きさのある物質の接近を混同してる。

超間抜けな阿呆だな。


63: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:56:59.37 ID:0ZrbDGBY

>>61
特殊と一般の区別くらいつけろよ


68: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 02:10:02.48 ID:jEklUS+/

>>63
失礼しました
私がしていたのは、相対論というよりも
古典物理と量子論のいう括りの話ですね
(マクロ記述の理論である相対論は、古典物理サイドに属すると思った)
今はそういう表現をしないかもしれませんが

仕事に障るので、引きます
みなさん、御教授有難うございます
楽しかったです
また改めてスレを覗かせていただきます


65: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:59:26.38 ID:0ZrbDGBY

>>22
えっ
失うに決まってんじゃん
何が不思議なの


24: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 00:57:19.31 ID:nOOzzKsg

アインシュタインの相対論は量子力学的世界には無効なのだから、「正しい」というのは限定的なものだ。
この検証は単に「相対論的前提では正しい」というに過ぎない。
TOE的な正しさではない。


25: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 00:58:23.22 ID:il6OF2uA

22つづき
エネルギーを放出して、質量が減少するから、重力波が小さくなって、周回軌道が縮小する、が正解じゃなくて?


29: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:05:27.30 ID:nOOzzKsg

>>25
正解ではあるが、このケースのキモは「極限的」というところにある。
高いエルルギー・オーダーでも相対論が成立してるよってところ。


35: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:09:53.56 ID:il6OF2uA

>>29
ふむ、ありがとう。
ところで、「相対論を前提にして」っていうけどさ、これは「相対論と実測との差がなかった」って話に聞こえるんだけど、実測を行う上で、すでに相対論的前提が入ってしまっているってこと?


38: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:13:54.41 ID:nOOzzKsg

>>35
「相対論を前提にして」と言ったのは、量子論的なミクロ世界については、
相対論は無効ってことを言いたかっただけ。

前線の科学はTOE的な正しさを求めているのだから。
すなわちミクロもマクロも説明する統一的な理論。例えばM理論みたいな。


41: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:19:42.34 ID:il6OF2uA

>>38
でも、1の話は、要するにその無効領域の地平(つまり観測値とずれてくる点)
がどこにあるのかを検証しようとしたわけでしょう?
量子論がある限り、間違っているのははっきりしているわけで、しかしマクロな領域では、常に(ほぼ)正しいのかどうか、てのが問題なんだと思うよ。
だから、近場の比較的平穏な既知宇宙の観測だけでなく、高重力空間における相対論的予測が有効なのかどうかを確かめようとしたんだろうと。


43: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:20:44.97 ID:nOOzzKsg

>>41
異議はありません。


67: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 02:03:11.04 ID:0ZrbDGBY

>>25>>29
どこが正解だよ!
荷電粒子の制動放射と同じ話だよ


26: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:01:21.86 ID:il6OF2uA

つか、極限状態の方が、いろいろと光速度に近くなって、相対論的効果が強く現れるから、検証結果もそれに準ずるような気がする。


31: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:07:47.07 ID:I9rEhaEu

昔読んだ物理学の本では、特殊相対性理論は評価も進んで認められていたけど、
一般相対性理論に関しては懐疑的な側面もあったんだよね。
一般相対性理論も、主流になって来たようだな。


50: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:26:27.31 ID:fZCy7LsW

そんなことより重力をちゃんと説明してくれ

最新の物理学でも:「重力はなんだかよくわからない力」なんだぜ

重力子というのが見つかってないので、媒介してるのが何か分からないらしい

重力子(じゅうりょくし、Graviton)は、素粒子物理学における四つの力のうちの
重力相互作用を伝達する役目を担わせるために導入される

仮説上の素粒子、2012年までのところ未発見である。
仮説上の素粒子、2012年までのところ未発見である。
仮説上の素粒子、2012年までのところ未発見である。


53: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:30:59.04 ID:nOOzzKsg

>>50
それは、超ヒモ理論とか、M理論とかで説明しようとしている世界。
実証できてないので「良く出来たお話」レベルだな。
それにしても良く出来過ぎてるけど。


54: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:30:59.91 ID:3mH20bwR

知ってた、、、、よく理解できないけどw


56: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 01:33:26.39 ID:aFl+2MLH

記事もレスもまるで理解できんorz


73: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 02:44:46.92 ID:exbWOhpz

せやな


74: 名無しのひみつ 2013/04/28(日) 02:48:29.28 ID:e0h+0+TB

さて休日恒例、宇宙の終焉wikiでも見るか…

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[ 2013/04/28 12:00 ] 宇宙 | TrackBack(0) | Comment(0)
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