宇宙

「宇宙に、今ある事柄のリスト」から「電磁理論」のお話

宇宙に、今あることを列挙するのは数が少ないので簡単です。

  • ①時間
  • ②空間
  • ③物質
  • ④宇宙背景放射
  • ⑤力

この5つです。ところが、③と⑤はさらに分けられることが時代とともに判ってきました。また、分けられたここの「要素」にも仮説、予言が行われ、実験で実証されているものがありますし、まだ発見に至っていないものもあります。さらに存在を証明されていて、発見が「不可能である」と判っているものもあります。

その、③については「素粒子」といいます。また、「素粒子」は③に含まれないものもあります。
「素粒子」次のような性質のものです。

  • 物質を構成する「元素」を構成する「粒子」
  • 力の媒体
  • 質量を与える
  • 光の進行を妨げていた時期があった。
  • その他、いろいろなこと

「力」を「相互作用」とも呼びます。この相互作用4つを「基本相互作用」と呼びます。これのリストを示します。
力の強い順です。

  • ①「強い相互作用」
  • ②「電磁相互作用」
  • ③「弱い相互作用」
  • ④「重力相互作用」

です。

これらのうち、電磁相互作用と重力相互作用については19世紀には、この作用を示す関数式が導き出されていてそれぞれの説明は終わっていたと考えられていました。

電磁相互作用については、1864年にスコットランドの物理学者「ジェームズ・クラーク・マクスウエル博士」により
「電磁理論」としてまとめられました。マクスウエル博士は論文を「思考実験」で導いています。
電磁波を発射すること、つまり、電波の発射実験を成功させたのは、
1888年のドイツの物理学者「ハインリッヒ・ルドルフ・ヘルツ博士」によるもので、マクスウエル博士没後のことです。
また、近代物理学の発展に貢献する形として、「矛盾の提示」、「問題提示」を行い、これを合理的に説明する思考実験をもって、
将来に繋げる方法を初めて行った物理学者としてマクスウエル博士は功績を残されています。
その一つに1867年に博士が提示した問題「マクスウエルの悪魔」が有名です。
提示後解決に向けいくつかの進展があったように思われましたが、どの説明にも不完全な部分がすぐに見つかり、
結局解決を見たのは100年以上後の1980年でした。

電磁相互作用を見ることは簡単です。磁石が反発や引き合う力と静電気が同様に引き合ったり反発することを日常で観察できます。
この現象を体系的に説明した論文がマクスウエル博士の「電磁理論」であり、マクスウエル方程式です。
ここでのポイントは、電磁相互作用は19世紀に論文がまとまったが、残された謎の解決は1世紀以上要した。
次回は、重力相互作用、落下した「りんご」です。

宇宙

近代的な物理学は「思考実験」という手法が考案されたことにより、急速な発展がありました。
アイザック・ニュートン博士は物理学者ではなく哲学者です。

ゼロとは

無とは?~「何がない」の「何」そのものがない

無とは一体なんなのでしょうか?
「無」の扱いについては、そのテーマが「無」であるので、意味により扱いが違います。
言語としての意味は多面的な解釈はなく、「何もない」「存在しない」と言う他にありませんが、
「哲学」のテーマとしての「無」、「宗教」のテーマとしての「無」、数学が扱う「無(0)」などがあり、それぞれ解釈があります。
物理学は哲学の「自然科学」の分野で数学を用いた証明、実験で確認証明、観察でも確認証明が行われ進歩が続く学問です。

無(0)とは空間的にも時間的にも「特異」な点です。「0」と「0以外」は大きく違います。
「ある」と「ない」の対極的な違いがある特別な点ですから、これを微塵の誤りもなく説明することには骨が折れます。
これを考える方法は、「遡る」、「詰める」、「分ける」の、究極、最終として捉えるやり方があります。
ところが行き詰まります。あと一歩が判りません。現代の物理学の目標はここに集積されています。

ゼロとは

物理学が扱う「無」とはというと、こちらは非常にシンプルです。文字通り何もないことを意味しています。
何もということは、これはあるけれど、これはない。と言うものではありません。全くないのです。
何がないの?と言う疑問への回答は、それがない。と言います。「何がないか」の何を説明できないのです。
ないからです。初めから解答が存在しない「禅問答」のようですが、理解を得るための説明はできます。

それは、「今あるものも全てがない。」これが「何もない」ことの説明です。
そこで、「今あるもの」を不足なく列挙すれば「全ての何」に近づくことができます。
次に、それのリストを示しますが、「足りないもの」があるようです。
幸い、その足りないものは時代とともに見つけ出され数は補われています。しかし、やっぱり何か足りないのです。
それが何かの推測、予言は進んでいます。だから、その予言が正しいかを知るには、
「見つけ出」せば、それの存在の証拠となります。物理学者は概ね二手に分かれてその作業を行っています。
「思考実験」を進める者と「実実験(じつじっけん)」を進める者です。

これも幸い、両者共に成果が確実に上がっています。実験で観察できた「何か」は、すでに予言されている事柄であれば、
それを「実証」できたことになるし、「予言外」の「何か」が見つかれば「発見」です。
また、実証を発見と言うこともあります。

ここでのポイントは、現代物理学は「無」を明らかにすることを目標にしている。
次回は、宇宙の「4つの力」です。

ソクラテス

ソクラテスの有名な言葉「無知の知」って大切だ!

前に非常に私に似た人が、「宇宙の温度」のことを説明していました。
解りやすい解説でしたので私も見習って、「宇宙の力」について、ざっくり説明しょうと考えました。
宇宙には少なくとも4つの力が存在していることが確認されています。
そして、物理学では、「力の種類」については、この4つだけとして結論されています。
この4つの力のそれぞれは、どのような力のことを言うのかも判っています。
ただし、この力の起源等、不明なままのことがあり、世界の物理学者はこれを説明する「超大統一理論」を完成させようと、
日夜努力されています。

このシリーズを最後まで読まれても「4つの力」について理解を得ることはできません。
なぜなら、この力についての判っていない部分は、現在人類が直面している、いくつかの科学上の「謎」の一つだからです。

「知らないことを知る」と言うのは、理解できない事柄を減らせて行く行為ではありません。
知らないと言う事実をに認識するということです。
紀元前の古代ギリシャの哲人「ソクラテス」の「無知の知」が有名な言葉です。
ソクラテスは、自分が無知であることを知っている。と説いています。ソクラテスの実際の著書は存在しません。
その弟子たちが後に伝えています。
無知の知―無知の事実を認識するということは非常に有意義です。
宇宙に果(はて)があるのか、宇宙はいつからあるのか、どうなるのか。
こういった疑問は人が人であるため、古代から、夜空を見上げては考えていたことでした。
今なお、解明されないままのことがあります。一方、判ってきたこともあります。
理解が進むにつれ、謎だったことがらの本質が違ってきた事柄もありますし、また、新たな謎が出現しました。

ここで謎といっているのは、まるで判らないのではなく、結論に至っていないということです。
さて、ここでは、人類が宇宙について判っていないことを整理したいと思います。
つまり、宇宙を理解するための解説ではなく、宇宙のことで判っていることと判っていないことの分別です。
そうすることにより、物理学者ではない私たちが、今後の宇宙について解明されていくことになろう事柄を知れば、
すてきな楽しみになると思うのです。

私に似た人が言うには、宇宙に存在する3K(ケルビン)と言う温度は
宇宙の4つの力に分かれる前に起こった大爆発(ビッグバン)の名残だと言っていました。

ここまでのポイントは、宇宙の謎を解明する前に、何が判らないことかを整理することが大切だ。
次回は、物理学が扱う「無(0)」です。

ソクラテス