万有引力を近接作用として推論したら

質問

物理学で場という表現では万有引力は遠隔作用とされてきた。
遠隔作用といえば、その意味は力の作用に遅延が無く、伝搬速度をみたてれば無限大の速度を持つ事だった。
　逆に近接作用といえば、その意味は力の作用に遅延が有り、伝搬速度は有限の定値の速度を持つ事だった。
　遠隔か近接かは真向から対抗し同時に一つに具備する事のない矛盾する性質なのだが、現代の物理学は万有引力をどちらの性質とみているのだろうか。
　それを明確にするためにお尋ねする。
　ご回答をお願いします。
　同事に近接作用とする万有引力から導く推論の結果を後半に述べるのでご賛同を頂きたい。重大な結果がうまれでた。
　よろしくお願いします。

　詳しく説明を始めると、放送大学で場と時間空間の物理第一回　米谷民明講師の力と場の講座において、ニュートンの万有引力では遠隔作用と分類し、場という考え方でも遠隔作用と認識されていたが、1915年のアインシュタインの一般相対性理論から万有引力を近接力と分類されたと板書にしていた。
　その通りだとすれば、遠隔作用を否定して近接作用と万有引力の認識が改められたことになるがそれで良いのか。

　だとすれば遠隔と近接の矛盾がもとになって、学習してきた万有引力と力学の全てが基礎から再構成しないと大きな矛盾を生む。

　たとえば公転軌道が楕円を描くとする常識が覆される。
　惑星の公転軌道を太陽を原点に公転面を公転周期のあいだ観察すると太陽を原点に北極星を一定の方位にした公転面のグラフに楕円が描かれる。
この楕円は万有引力の求心力と軌道の接線方向の惑星の速度の遠心力の釣り合いで作られると考えるのがニュートンの力学だった。ニュートンの力学では万有引力を遠隔作用とみている。

　しかし近接作用とみるならば、引力に伝搬遅延時間が生じる。その遅れにより求心力は楕円に適する大きさと向きを作れない。
　たとえば地球は光の速さで7分の距離太陽から離れている。
　たとえば例として光速と同じ速さで伝搬すると仮定します。
　地球と太陽の距離は光速で約７分です。
　太陽系では公転軌道の接線方向に地球が直進速度を持っています。
　地球と太陽間の引力がちょうど遠心力につりあって公転軌道を描くはずでした。
　ニュートンの力学から引力は太陽の重心と地球の重心を線分で結ぶと、その線上に働きます。
　ところが近接作用説に基づけば万有引力は遅延して作用するので、その位置でちょうど必要なだけの分を働くことができません。遅延のため接線から外に交角が開く角度で地球が直進してしまうのです。
　1年で1周する針を持つ時計を思い浮かべて7分で角度が何度遅れるかいまから計算してみましょう。
まず単位から１分に何度遅れるか計算してみます。
1年で公転する角度　360度
1年の日数　　365日≒約360　とします。
1日の時間　　24時間
1時間 　　60分
１分では360/365/24/60度≒約24/60≒約0.4度の角度の遅れをする時計です。
その角度と太陽と地球の離隔距離光の速度で約7分から
（360/360/24/60）・7≒約2.8度
だから楕円の接線より交角が約2.8度外周向きに地球は直進します。
接線に対する交角がある軌道は等角螺旋軌道の性質です。この性質は円周や輪、楕円を作りません。
だから公転軌道は楕円を描かないはずです。
しかしケプラーの観察した軌道は楕円軌道ですから、近接作用から推論した結果と現実が一致しません。

　すなわち閉じた楕円軌道を描く公転にはなにがしか未知の復元力の働きが隠れています。

　みなさんはまだ納得できないでしょうから、太陽と地球の引力の大きさについても念を押すためにもう一度考えてみましょう。
　ニュートンの力学から引力は太陽の重心と地球の重心を線分で結ぶと、その線上に働きます。それ以外の方向にはたらく引力はベクトル成分の分解から計算できます。
推量の結果から引力の遅延から交角2.8度の角度で分解すると引力は地球の運動の減速成分と、釣り合いより弱すぎる向心力成分に分かれます。
　ところが公転速度は現実には減速していません。そして向心力はつりあって楕円軌道は一定の現実ですから、推量の力の大きさとは一致しません。
　ベクトルで考えた求心力の大きさでも閉じた楕円を描けないのです。
　でも公転軌道は楕円を描いています。現実が近接作用からの推論結果に一致しません。

　すなわち閉じた楕円軌道を描く公転には未知の復元力の働きが隠れていなければおかしいのです。

　釣り合いより弱い向心力は軌道径の拡がりとなり、これも等角螺旋軌道の性質です。
近接作用だとすれば、公転面に描く図形は等角螺旋です。

　しかし等角螺旋軌道を描かずに楕円軌道となる現実、それを捉えたケプラーの法則には別の原因から楕円軌道を保つような復元力が働いているのです。

　私と一緒に復元力の原因について共同研究をしてみませんか。

　私の推理では未知の復元力の原因は同期という非線形増幅の共鳴作用によるものです。
　ケプラーは宇宙の観察から、惑星の公転運動に隠れた同期に気がついて、その時代の音楽の知識から和音と惑星の公転運動を呼びました。ニュートンやラグランジュはその現象に気が付かず見逃したようです。
　同期の存在を裏付ける現象がまだ多数の天体現象にあります。
　現代は望遠鏡の技術の発達で衛星の多数に尽数という未知の現象を発見しています。
　尽数とはこの同期を意味する、衛星の公転周期と自転周期との公倍数の周期ごとに増幅される運動の現象です。たとえば月は地球に対し1対１の尽数の公転周期と自転周期をもちます。尽数ではこのようなi対ｊの整数i,jの比になる現象です。

　尽数や和音や同期を身近な遊びで表せばブランコ漕ぎです。ブランコは特定のリズムで特定のタイミングに漕ぐと揺れが大きくなります。毎回のリズムに漕がず、休みを入れてたまに漕ぐこともできます。ある特定回数の休みいれた周期で漕ぐとブランコやはり大きく揺らせます。タイミングを間違えるとブランコの揺れは止まります。

　この同期が公転に働いています。
　同期という現象の学問を探したら、モデルが見つかりました。
　蔵本モデルの数式の項に公転の復元力を取り入れる事ができます。

　このような同期の復元力は波動運動の位相を特定値に留めようとする力です。この力を微分すると停留値があります。
　私は停留値に注目して再度意味づけを考えました。
　すべての運動と力学を表す学問があり、解析力学と呼ばれていますが、ラグランジュの最小作用の原理というものには停留値に意味づけがあります。
　その原理によると全ての運動の軌道は作用に停留値を維持しているそうです。
　それは万物の力学現象に常に同期を維持しているという事です。
　どなたか私と一緒に共同研究をしませんか。

回答No.11

teppou

No.6,9 teppou です。
　＞masaban>近接作用説は伝搬路中の媒質の性質で波動伝播の原理を説明します。それ以外の他の説明は不用です。
　現在、重力や電位はを伝搬する物質は存在しないと考えられています。
　真空の空間が近接作用の性質を持つと考えられています。
　＞masaban>近接作用説は伝搬路中の媒質の性質で波動伝播の原理を説明します。それ以外の他の説明が必要ないのです。
　＞今回も時空を媒質と呼んでいるにすぎないので、二重に別途の理由をつける必要はありません。それでもつけたすと、まるで手品師が手札をすり替えようと札を隠し持ったかのようです。
　この文章の意味が分かりません。認識の違いというほかないと思います。
　＞masaban>　teppouさんの上記の文意がまだ理解できません。どう考えるのかみちすじに順序だてて、追加の説明を論理立ててご説明いただけるとありがたいです。
　静電場を例にした説明の部分のことですね。
　まず、場という概念は近接作用の考えから出てきたものです。
　場とは単なる空間のことではなく、ベクトル場のことです。
　そのベクトル場は、静電場であれば電荷が何もない空間に電気力を及ぼし順次伝搬して場を構成し、そのベクトル場に電荷が存在すれば、電荷に場が力を及ぼすという考えかたです。
　太陽系の重力場であれば太陽が周りの空間に重力を順次伝搬し重力場を構成しています。
　その順次伝搬する速さが、現在では光速度であると考えられています。
　静電場であれば電荷が静止している状態なら静電場は安定していますが、電荷が振動すれば、その振動は場の時間変位として光速度で伝搬します。
　太陽系の場合は、太陽の運動などは起きませんので、ずっと安定したままです。
　遠隔作用の場合は、このような場を考える必要はなく、電荷どうし、物質同士が直接力を及ぼしあうと言う考え方です。
　＞宇宙飛行士の遊泳をテレビや写真に見たことがあります。おっしゃる通りとすれば、その背景には太陽光が満ちています。
　＞ところが漆黒の暗黒しか写真やテレビには映りません。真っ暗な穴を覗き見た時のようです。穴の中の光は無です。
　＞すると宇宙では背景の部分でいつも太陽光も重力も無です。
　＞これを太陽系の重力場は太陽系に満ちている太陽光と同様な状態とすれば、重力場に穴があり、宇宙は広いので大きな穴があり、たまたま地球の周りが居残っていることになるでしょう。
　＞空が明るいのは空気にチリがあるためで、宇宙が暗いのはチリがないからとするが、背景に空気が無くとも同時にチリもないとはいえないはずです。
　＞たとえば海中は空中よりもはるかにチリが多いですが、遠くまで見通せる海中はおおく、チリのおかげで背景が明るく映る事もありません。

　＞論が破たんします。
　太陽光が満ちているという表現がよくなかったかもしれませんが、太陽光が太陽系やその外側まで到達していることは間違いのないことで、何かの物質がなければその存在は認識できません。太陽を背景にした方向が漆黒であるのは光が到達していないのではなく物質がごく少ないと解釈すべきと思います。
　光と同様に重力もいきわたっています。
　海水の例で言えば、「たとえば海中は空中よりもはるかにチリが多いですが」とは言えず、いわゆるきれいな海は光を反射する浮遊物は非常に少ないと考えるべきです。
　因みに船などから海中を見て水がきれいに見える場所は海底からの反射光があるか、または浮遊物が多い海で、黒潮の海は水深が深く浮遊物が少ないために真っ黒く見えるそうです。
　＞masaban>その論に従うと重力波は地球に届いたので、経路には必ず時間変位があります。重力波が届いたのですから、もちろん地球の周りに時間変位があります。経路では時間変位が無ければいけませんから、太陽系の外側でも、重力波源までもちろん続いてつながる時間変位があります。
　＞teppouさんのいう時間変位の無い場はどこにあり、そのあるところとないところの境界はどこにありますか。
　このたび観測された重力波は、極めて微弱なもので、むろんその程度の時間変位はあると思いますが、太陽系の運動に何らの影響を及ぼすものではなく、惑星運動を考える場合は無視すべき程度のものです。
　惑星運動を考える時には太陽系の重力場に時間変位はないと考えるのが普通と思います。
　最後に、御質問者様と私の間には物理や自然科学の認識に大きな隔たりがあるように感じます。どこまで行ってもかみ合うことはないと思いますので、これで回答は終わりにします。

お礼

No.6,9 teppouさんこんにちは

なぜ認識が違うのかしらべたい事が少しわかりました。

(1)teppouさん>重力や電位を伝搬する物質は存在しないと考えられています。
(2)teppouさん>静電場であれば電荷が何もない空間に電気力を及ぼし順次伝搬して場を構成し、そのベクトル場に電荷が存在すれば、電荷に場が力を及ぼすという考えかたです。

masaban>上記(1)(2)の二つの文からteppouさんの認識がいかなるものかわかった気がします。私とは異なります。
たとえば電気工学の媒体には誘電率と透磁率、誘電損と磁損という性質が、真空にも物体にもがあります。
電磁気、電界の伝搬の媒体には上記の数値において無ではない性質がある事です。
誘電率　透磁率　誘電損　磁損は電圧や電流との関係式が正確に数学で記述されるものです。
ところが『teppouさん>「電荷が何もない空間に電気力を及ぼし順次伝搬して場を構成」』と、たぶんteppouさんは電磁波（電波）という電気にとってある意味特殊な状況を説明するものと取り違えたようです。
電波の伝搬原理をあらゆる電気の伝搬現象へ敷衍させて誤解し、静現象や電気回路の現象までを同じととりちがえたのでしょう。
電波の伝搬法は特殊で、静現象や、電気回路の素子での伝搬とは異なる方式です。
電磁気学、電気工学、電子工学、電波工学、連立微分方程式等を時間をかけて十分時間をかけて学習しないと違いが理解できないかもしれません。

それでも電気の伝搬の仕方と、重力の伝搬の仕方が、同じ方式とteppouさんも私と同じに共通認識があり、かんがえていると(1)(2)からわかりました。

その考えなら、重力の伝搬もどうなるべきか、わたしとおなじ意見にたどり着くでしょう。

　teppouさん>光と同様に重力もいきわたっています。

masaban>重力がいきわたっているとして、地球の周囲にすり鉢の形に常に囲んでいるとたぶんteppouさんは考えていらっしゃるのでしょう。

そうでしょうか。
たとえば、すり鉢型のビニール傘があったとします。あなたがじっとしていればよいのですが、あなたが傘を持ったまま走り回ったら、ビニール傘の形はどうなるでしょう。風を受けて、すぼみ壊れるのではありませんか。幼稚園児の凧上げのように庭を駆けていれば、傘は形を保てません。
月は地球の周りを回り、地球は太陽の周りを回り、その太陽は銀河の周りを回り、銀河は天の川銀河の周りをまわっています。
太陽から月の軌跡を見れば、月の軌道は金属コイルで作られたワイシャツ袖バンドのように見えるでしょう。
軌道の形は2重コイルで閉じた楕円軌道です。
天の川銀河の中心から、月の運動を観察したらその軌道はどんなかたちになるか分かりますか。
ｎ重コイルで閉じた楕円軌道になります。
庭を駆けまわる幼稚園児の軌跡よりも複雑で、そして高速です。
とんでもない速さであちらこちらに巡る時、傘は無事に形があるでしょうか。

ところで重力場の理論には傘の運動について考慮が全くありません。
とどまっているのか、どんな速度でどんな方向に加速するのかなにも考慮していません。
この欠点から重力場が地球の行く先々に地球のためだけに準備できているはずがないのです。

またさらに公転の大階層では軌道がたびたび軌道同士に交差します。すると重力場のすりばちは合成されるのでしょうか、破れ傘になるのではないでしょうか。

　＞masaban・・重力波が届いたのですから、もちろん地球の周りに時間変位があります。経路では時間変位が無ければいけませんから、太陽系の外側でも、重力波源までもちろん続いてつながる時間変位があります。teppouさんのいう時間変位の無い場はどこにあり、そのあるところとないところの境界はどこにありますか。

teppouさん>このたび観測された重力波は、・・太陽系の運動に何らの影響を及ぼすものではなく、・・は無視すべき程度のものです。

masaban>星は無限にあり、宇宙の空間の広さは無限です。わずかな時間、わずかな大きさでも時間変位の合成は巨大です。無視できるはずがありません。