重力って何だろう？【前編】
「重力」はごく身近な力のひとつです。われわれ人間は地球上をふわふわ浮いているわけではなく、重力によって地上につなぎ止められていますし、どれほど高くジャンプしてもすぐに着地します。テーブルが大きく傾けば、その上に置いてあるものは床に向かってなだれ落ちます。 こうした現象はわれわれにとって“自然”なことであるため、ふだんから重力の存在を意識する人はあまりいません。しかし、重力は宇宙を形作る上で本質的に重要な役割を果たしてきました。重力が存在しなければ、太陽や地球はもちろん人間も誕生せず、「重力とは何か」などと頭を悩ませる者も存在しなかったはずです。 では、重力とはいったいどんな力で、ほかの力とは何が違うのでしょうか？ 重力についての理解は時代によって変遷し、現在では重力の存在そのものに疑問を投げかける研究者もいます。前編となる本稿では宇宙における重力の役割とニュートン力学までの重力研究の歴史を
アインシュタイン（13）ものごとはできるかぎりシンプルにすべきだ。しかし、シンプルすぎてもいけない。
■ 常にシンプル・イズ・ベストがベストとは限らない？ Everything should be made as simple as possible, but not simpler. ものごとはできるかぎりシンプルにすべきだ。しかし、シンプルすぎてもいけない。 （理論物理学者、ノーベル物理学賞受賞 / 1879～1955） ——————————————————- こういう言葉は、一見して核心をついているように思えますが、何度も読み返すと、本当かな？ と感じてしまう類の言葉のひとつでしょう。読者が100人いれば100通りの解釈ができそうです。そういうわけで、ここでは私の解釈を披露させて頂きます。 ググると、類義語に、 Simple is best. とか Simple is the best. とか、「単純素朴であることが最良である」という訳語で紹介された言葉が出てきます。 定冠詞の「th
｢時間がない｣と物理学者は言った – めぐりあう書物たち/尾関章
『時間は存在しない』 カルロ・ロヴェッリ著、冨永星訳、ＮＨＫ出版、2019年刊 時間は不要？ 薔薇の花を見て、ああまた初夏が巡ってきた、と思う。年をとると時の流れは速い。生に限りがあることを自覚して、時の終わりが頭にちらつくこともある。時間は切実な関心事だ。で当欄は今春、哲学者ジョン・エリス・マクタガートの時間論を読んだ。（＊1 ＊2） ただ、哲学談議だけでは時間の半面を見たに過ぎない。学問の世界には、まったく別の観点から時間を考えている一群の人々がいる。それは自然科学者、とりわけ物理学者だ。 自然界は、物体によって成り立っている。物体は空間軸と時間軸の座標で位置づけられ、その動き方は空間の位置変化を時間で割った速度や、その速度変化をさらに時間で割り込んだ加速度によって記述できる――物理世界の出来事をこのようにとらえることに私たちは慣れてきた。現代に入ってニュートン力学の限界が見え、相対性
『動物たちのすごいワザを物理で解く 花の電場をとらえるハチから、しっぽが秘密兵器のリスまで』 - HONZ
『動物たちのすごいワザを物理で解く 花の電場をとらえるハチから、しっぽが秘密兵器のリスまで』編集部解説 花の電気メッセージを受信する 動物たちは人間の五感を超えた世界を生きている。 たとえば、私たちの目には美しく見える花々—— でも、花は人間に鑑賞してもらいたくて咲いているわけではない。虫などを誘惑して、花粉をつけてもらい、受粉を果たすために、咲き匂っているのだ。 花の紫外線写真を見れば、このことがよくわかる。人間の目で見るより、花粉や蜜のある中心部が大きく派手に目立っている。紫外線が見える虫たちを立ち寄らせるため、花はこうしたデモンストレーションをしているのだ。 ところが、最近の研究で、もっとすごいことが花と虫とのあいだで起こっていることが明らかになった。花の蜜を集めるハナバチは、花のつくる電場をキャッチしているというのだ。 ハナバチを相手にする植物は、大気中の電場を利用して電流を起こし
「重力があると光が曲がる」のはなぜ？…「質量がない光」さえ重力で曲げられてしまうメカニズム（田口 善弘）
20世紀初頭の著名な天文学者エディントンは、相対性理論による光の屈折を観測するため、1919年5月29日の日食をわざわざアフリカのプリンシペ島に遠征して観測した。 そのとき撮影した太陽の近くに見えるヒアデス星団中の恒星の写真を太陽がそばにいないとき（つまり夜間）の位置と比べることで、太陽のそばを通過した光が何度くらい曲がったのか計算したのだ。 計算結果はニュートン力学による予測より、一般相対論の予測のほうが観測結果に近かった。これは一般相対論の最初の実験的な（観測的な）確認になった。 質量がない光さえ重力で曲げられてしまうのだからそもそも「等速直線運動」を考えようと思ったら空っぽな宇宙にたった1個の質点とか、たった一筋の光しかない（つまり、質点や光が通過するべき空間を歪めるものが存在しない）という状況以外ありえない。 そういう意味では「等速直線運動」は現実にはありえないほど理想化された状況
「ナゾの物質」ダークマターの正体がついに明らかに…？「最有力候補」を科学的検証とともに一挙解説！（高エネルギー加速器研究機構 素粒子原子核研究所）
138億年前、点にも満たない極小のエネルギーの塊からこの宇宙は誕生した。そこから物質、地球、生命が生まれ、私たちの存在に至る。しかし、ふと冷静になって考えると、誰も見たことがない「宇宙の起源」をどのように解明するというのか、という疑問がわかないだろうか？ 本連載では、第一線の研究者たちが基礎から最先端までを徹底的に解説した『宇宙と物質の起源』より、宇宙の大いなる謎解きにご案内しよう。 どうやってダークマターを見つけるのか 先の記事で、理論的に予言されるダークマターの有力候補について、ちょっとだけご紹介しました。本記事では、それぞれについて詳しく説明してみたいと思います。 最も有力な候補と目されているのは、WIMPと呼ばれる未発見の素粒子です。「弱い相互作用をする重い粒子」という意味の英語の頭文字を取って、そうした性質をもつ粒子の総称として名付けられました。重さは、陽子の100倍（約100G
「世界一ふしぎな実験」を腹落ちさせる2つの方法（竹内 薫）
「腑に落ちる」解釈、あります 正直、私の中のもやもやも、長い間、消えることがなかった。大学で量子力学を教えてくれた先生たちも、口々に「量子力学を理解しようなんて思わないこと。使えればいいのです」と、開き直りともとれる発言をくりかえしていた。 そもそも、理解するとはどういうことなのか？ それは、日常の経験や既存の知識とくっついて、「ああ、あの話の延長なのだな」と納得することだろう。だとすると、まったく新しい「量子」という存在は、日常からかけ離れているので、理解することはできず、慣れるしかないのかもしれない。物理学科の教授たちは、まさにそうやって開き直っていたのだ。 しかし、大学を出てから、いくつもの量子力学の「解釈」を勉強しているうちに、開き直らずに「理解」する方法があることを私は知った。 解釈とはなんだろうか？ たとえば、y＝xという数式があったとして、それが自然現象や社会現象をあらわして
元ヒッピーが書いた物理学書が"100万部突破のベストセラー"に「物理学とヒッピーカルチャーは変わらない」 | HEAPS
落ち着いた青地にタイトルのみの装丁。その無愛想な本こそ、2015年、イタリアから飛び火し世界の出版業界を騒がせたベストセラー書籍である。小説か、自叙伝か、ビジネス本か？ そのいずれでもなく—「物理学書」。とっつきにくい物理学を説いた専門書が大売れというだけで話題騒然だが、さらに驚くべきは、筆をとったのが“元ヒッピー”だった、ということだろう。そう、元ヒッピーが書いた一冊の物理学書が、世界を騒がすベストセラーとなったのだ。 最先端の物理学の第一人者にして、ベストセラー作家でもある彼、カルロ・ロヴェッリ（Carlo Rovelli）。チョーがつくほど多忙であることは間違いないが、駄目もとでコンタクトをしてみると「Why not（ワイ・ノット）？ いま旅に出てるから、電話をつなぐことはできないけど、メールインタビューなら喜んで」と、思いがけない返答が。元ヒッピーの物理学者による専門書は、なぜ大衆
歴史で学ぶ量子力学【改訂版・3】「私の波動方程式がこんな風に使われるのなら、論文などにしなければよかった」 - ナゾロジー
2つの量子力学物理学において重要な課題の1つが、実験結果と一致した値が導ける方程式（法則）を見つけ出すことです。 しかし、粒子と波動という相容れない2つの性質を示す光や電子の振る舞いは、古典物理学の常識では説明できず、実験と一致した値を計算することもできませんでした。 そこで、ハイゼンベルグは新しい理論「行列力学」を作り出し、これを計算できるようにしました。 これはざっくり言えば、電子の振る舞いについて、取りうる値を全部書き出して行列計算するというものです。 しかし当時の物理学者たちにとって、行列計算はまったく馴染みのない計算方法でした。 しかも数学が得意だったハイゼンベルクは「別に視覚的なイメージが伴わなくても何の問題もないだろう」と考えていたため、ここまでの解説で多用したような、図に描いて解説できるイメージが何もありませんでした。 今記事を読んでいる読者も行列力学が何なのかほとんど意味
世界は「関係」でできている 美しくも過激な量子論 | NHK出版
世界の本当の姿とは？ 天才物理学者が”真実”を明かす ”ホーキングの再来”と評される天才物理学者が”真実”を明かす イタリアで12万部を売り上げ、世界20か国で刊行予定の話題作！ 科学界最大の発見であり、最大の謎とされる量子論。 はたして量子論の核心とは何か、 それはどんな新しい世界像をもたらしたのかを、 研ぎ澄まされた言葉で明快に綴る。 量子は私たちの直感に反した奇妙な振る舞いをする。 著者によれば、この量子現象を理解するためには、 世界が実体ではなく、関係にもとづいて構成されていると 考えなくてはならないという。 さらにこの考え方を踏まえれば、現実や意識の本質は何か、 といった哲学的な問いにも手がかりが得られるのだ――。 深い洞察と詩情豊かな表現にいろどられ、 私たちを“真実”をめぐる旅へといざなう興奮の書！ 竹内薫氏の解説付き。 7万部突破の『時間は存在しない』著者の最新作！ 【推薦
ブラックホール内部の量子状態をもとにエントロピーを計算 ホーキング博士の理論と一致【研究紹介】
山下 裕毅 先端テクノロジーの研究を論文ベースで記事にするWebメディア「Seamless/シームレス」を運営。最新の研究情報をX（@shiropen2）にて更新中。 米ペンシルベニア大学などに所属する研究者らが発表した論文「Microscopic Origin of the Entropy of Astrophysical Black Holes」は、ブラックホール内部をモデル化し、それらの状態の数を数え上げる式を導き出し、ブラックホールの総エントロピーを計算した研究報告である。 ▲論文のトップページ スティーブン・ホーキング氏とヤコブ・ベッケンシュタイン氏は1970年代に、ブラックホールはエントロピーを持つこと、そしてそのエントロピーがブラックホールのホライズンの面積に比例することを発見した。しかし、統計力学の観点から、このエントロピーがブラックホール内部のどのような微視的状態の数に対
シュテファン＝ボルツマンの法則 - Wikipedia
シュテファン=ボルツマンの法則（シュテファンボルツマンのほうそく、英語: Stefan–Boltzmann law）は、熱輻射により黒体から放出される電磁波のエネルギーと温度の関係を表した物理法則である。ヨーゼフ・シュテファンが1879年に実験的に明らかにし、弟子のルートヴィッヒ・ボルツマンが1884年に理論的な証明を与えた。「ステファン」のカナ表記、呼称も用いられる。 この法則によると、熱輻射により黒体から放出されるエネルギーは熱力学温度の4乗に比例する。 放射発散度を I、熱力学温度を T とすれば という関係が成り立つ。放射発散度と熱力学温度の関係として表した時の比例係数 σ はシュテファン=ボルツマン定数と呼ばれる。 現実の物体は黒体であるとは限らない。その場合は 0 ≤ ε ≤ 1 の係数を用いて のように補正される。 係数 ε は放射率（emissivity）、もしくは射出率と
“4次元”を必要とする「ディラック電子」の観察に愛媛大が成功
愛媛大学は1月24日、これまで観測が容易ではなかった、物質中において質量ゼロとして振る舞う特殊な電子である「ディラック電子」系の物質において、同電子の振る舞いを観察することに成功したと発表した。 左側の上寄りにあるのが今回の特殊な電子を含む含む物質の構成分子、中央付近の対角線状に4つ並んだチェスのコマのような物体が、今回観測されたディラック電子系を3次元に落として表現した模式図。このイメージは、論文掲載誌の「Materials Advances」の紙媒体版の表紙を飾る予定(出所:愛媛プレスリリースPDF) 同成果は、愛媛大大学院 理工学研究科の岡竜平大学院生(研究当時)、同・内藤俊雄教授を中心に、東邦大学、北海道大学の研究者も参加した共同研究チームによるもの。詳細は、英国王立化学会が刊行する材料科学に関する全般を扱うオープンアクセスジャーナル「Materials Advances」(インタ
一般相対性理論の起源が記された「アインシュタイン-ベッソ手稿」がオークションに登場
現代科学にとって最も重要な理論の1つである「一般相対性理論」の起源が記されている、アルバート・アインシュタインとミケーレ・ベッソによる54ページの手稿がクリスティーズのオークションに出品されることになりました。アインシュタインの自筆原稿は時々オークションに登場しますが、今回の手稿は特に価値があるものと考えられています。 The Einstein-Besso Manuscript - The Exception Sale https://www.christies.com/en/auction/the-exceptional-sale-29229/Viewing room Rare Einstein manuscript is 'most valuable' ever to come to auction | Live Science https://www.livescience.com/
標準模型を超える物理 - Wikipedia
標準模型を超える物理（ひょうじゅんもけいをこえるぶつり、Physics beyond the Standard Model, BSM）とは、標準模型では説明できない強いCP問題、ニュートリノ振動、物質-反物質非対称性（英語版）、暗黒物質やダークエネルギーの性質などを説明するために必要な理論の拡張のことをいう[1]。さらには標準模型の数学的枠組み自体にある問題を解決するための拡張がある。標準模型と一般相対性理論の数学的枠組みは、特定の条件化では（例えばビッグバンやブラックホールの事象の地平線のようなすでに知られた時空の特異点において）一方もしくは両方の理論が破綻するという矛盾を抱えている。 標準模型を超えた理論には、最小超対称標準模型（英語版） (MSSM) や次最小超対称標準模型（英語版） (NMMSM) など超対称性による標準模型の様々な拡張や、弦理論、M理論、余剰次元など全く新たな説明
素粒子物理学が変わる？ 標準理論に反する粒子の挙動 - 日本経済新聞
ある素粒子のふるまいが、素粒子物理学の「標準モデル（標準理論）」に反していることを示す新たな証拠が見つかった。科学における最も堅固な理論の一つである標準モデルによる予測との食い違いは、未知の粒子や力が宇宙に存在している可能性を示唆している。米フェルミ国立加速器研究所の研究者たちは2021年4月7日のセミナーで、2018年に始まった「ミューオンg-2実験」の最初の結果を発表した。この実験ではミュー
「エントロピー」という概念がよくわかりません。部屋は汚くなるが、キレイにはならない、みたいな例えをたまに聞きますが。。。良ければこの概念を理解するために有益そうなことを教えて頂きたいです。 | mond
「エントロピー」という概念がよくわかりません。部屋は汚くなるが、キレイにはならない、みたいな例えをたまに聞きますが。。。良ければこの概念を理解するために有益そうなことを教えて頂きたいです。 エントロピーって「乱雑さ」と関係するとか思っている人が多いですよね。僕が熱力学の講義をするとき、最初の時間に「エントロピーってなんだと思う？」って訊くと物理学科の学生さえみんな「乱雑さ」って答えます。 でもね。エントロピーって意外かもしれないけどもともと、乱雑さとは何も関係なくみつかったものなんです。専門的な難しい言葉をつかうとエントロピーって「断熱系の準静的な変化では保存する量」ということになります。断熱ってようするに熱のやりとりがないことですね。力学とかでも摩擦を考えないとエントロピーは関係ないですが、摩擦を考えると熱が発生するので途端にエントロピーが関係してきます（が、普通の力学の教科書で熱が発生
Daily Life:物理（学）帝国主義という言葉を使い始めたのはだれか
July 23, 2023 物理（学）帝国主義という言葉を使い始めたのはだれか （細矢先生のお名前を間違えるなどいくつか誤字を指摘いただきましたので修正しました。ありがとうございます）（さらにご指摘をいただき追補を別記事として書きました。）（さらにご指摘をいただきオルテガのスペイン語原文についての追記をしました） 「物理帝国主義」ないし「物理学帝国主義」という言葉は物理学と他の学問のある種の関係や物理学者の態度を指すことばとして漠然と用いられることが多いと思うが、だれがこういう言葉を使い始めたのだろうか？ ネット上を少し検索すると「伏見康治によると、この言葉は桑原武夫が初めて使ったとのこと」という解説が出てくる（ウィキペディア「物理帝国主義」の項、2023年7月15日参照）。まずはその参考文献をみてみることからはじめる。 １細矢治夫の記述 典拠となっているのは化学者の細矢治夫が『日本物理学
「シュレーディンガーの猫」って結局どういう話なの？ モヤモヤする部分を解説！ - ナゾロジー
「観測するまで状態が確定しない」ってどういうこと？物理学者エルヴィン・シュレーディンガーの肖像 / Credit:Nobel foundation,Wikipedia Commons「シュレーディンガーの猫」というのは、物理学者エルヴィン・シュレーディンガーが頭の中だけで行った実験（思考実験）です。 ほとんどの人はこの話しの内容を、「一定確率で毒ガスを放出する装置と一緒に箱に入れられたネコは、蓋を開けて観測するまで生きた状態と死んだ状態が重なり合っている」という風に聞いていると思います。 そして、その意味するところは「観測するまで物事の状態は確定しない」という量子力学の奇妙な考え方を説明するものだと知っているでしょう。 しかし、そもそも量子力学はどうしてこんな不思議な考え方をするようになったのでしょうか？ 最初のモヤモヤポイントとして、まず「観測するまで物事の状態は確定しない」という考えの
ブラックホールは暗黒エネルギーの源？初の観測的証拠が提示される！ - Lab BRAINS
一般相対性理論が破綻するブラックホールの「特異点」 この宇宙には謎がいくつもあるけれど、今回はその中の2つ、「ブラックホール」と「暗黒エネルギー」にまつわるものだよ。まずはそれぞれを順番に説明するね！ 恒星サイズの天体が、重力に抵抗できず無限に潰れてしまった天体をブラックホールと呼び、その中心にある1点を「特異点」と呼ぶよ。特異点では色んな値が無限大になってしまい、一般相対性理論が破綻してしまうので、できれば存在してほしくない厄介な点だよ。 まずブラックホールは、この宇宙で最も極端な性質を持つ天体だよ。これは、他の天体がどのようにして天体としての形を保っているのか、というのに関連しているよ。 全ての物体は自分自身の重力で潰れようとしているけど、これに抵抗する力があることで、潰れることを防いでいるよ。惑星サイズの天体は、原子同士の反発が潰れるのを防いでいるよ。 恒星サイズの天体になると、原子
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