vol.419　重量と質量の違い

・ブラックホールの解明に必要な理論

・「重さ」とは何か

・重量と質量の違い

・質量を作り出す粒子の存在

・地球がピンポン玉の大きさになったら起こること

前回はですね、スーザンさんからのご質問の中でですね。どこから行ったのかわかんないけども、ブラックホール。

銀河の中心にはブラックホールがあるというのは、現在の天文学の常識ですけれども、宇宙全史ではそのブラックホールはホワイトホールでもあるんだよということも主張してました。提唱してましたよね。で、そのホワイトホール・ブラックホールというのを解明したいがためにですね、古川君はなんとそのブラックホールというのは、定義っていうのはですね、一般相対性理論が必要になってくるわけですよ。で、ところが一般相対性理論というのはですね、ものすごく難しい数学、高等数学が必要なわけ。これができる人はね、今現代の物理学者でもそんないないと思うよ、多分。ちゃんと解明できる人はですね。

まず数学の高等数学を知らなきゃいけないから、スーザンさん、この辺は得意だと思うけども、多分相当苦労すると思うよね。

空間の曲率。つまりね、重力っていうのがあるじゃないですか。我々この、後々出てくるから今のうちに説明しておくとですね。

物には重さっていうのがありますよね、重さ。重さっていうのは何かっつうと、これはその質量、質量っていうのがあって。例えば鉄の玉があるじゃないですか。鉄の玉には「質量」があるんですよ。ところがこれには「重さ」はないんです。

意味わかるか？わかりますかねかわかつ編集長。

かわかつ）

地球の引く力があって初めて重さが生まれる。

そうそうそう、地球の引く…今…かわかつ編集長頭いいな。前教えたかもしれんけどね。

重さっていうのは、地球の重力とこの鉄の玉の関係性で出てくる値なんですよね。それが重さ。例えば10kgとか5kgとか、その鉄の玉の重量と質量というのは違うってのは、これでわかりましたよね。

じゃあ質量っていうのは、これは何か？ってなってくるわけですよ。

これまた難しくてですね、質量っていうのはですね、実はですね、最近、本当ごく最近わかったんだよ。質量っていうのはですね、ヒッグス粒子か、確か。

あのね、実はこのスーザンさんの質問に後で出てくるんだけど、ヒッグス粒子っていうのがあって。ヒッグス粒子がですね、質量を規定しているっつうか、ヒッグス粒子が質量を作り出しているって言ったら変だけども、まあ質量っていう形質？性質をですね、付与しているわけですよ。

（※ヒッグス粒子が質量を作っている、というのは少し正確ではありません

正しくは、ヒッグス場が素粒子に質量を与えていると言えます

ヒッグス粒子はヒッグス場の振動として現れる粒子です

ヒッグス場：＝空間全体に広がっている「場」で水飴の海のようなもの

素粒子は、このヒッグス場の中を動き回っています

素粒子がヒッグス場と相互作用することで動きにくさ→つまり質量を獲得します

相互作用の強さが質量の大きさに対応します

ヒッグス粒子は2012年にCERNのLHC 実験で発見されました

これは、ヒッグス場が存在することの決定的な証拠となりました）

粒子があるわけですそういう。そういう粒子がないと質量っていうのは存在しないわけ。っていうふうに今の物理学者、まあ最先端の物理学者、物理学者は言ってるわけだけども、なんでそんな話になっちゃったんだろう？

ええとですね、質量が…そのどんどんどんどん重くなる、重くなるっていうかね、凝縮される？

つまり地球の、地球ってあるじゃないですか、地球の質量がありますよね。地球がギューッとこう凝縮されて、例えばリンゴぐらいの大きさになる、あるいはボールぐらいの大きさになる、あるいはピンポン玉ぐらいの大きさになった時にどうなるかって。実際になるんですよ、宇宙ではいろんな現象があるから。なった時にどうなるかっつうと、これはブラックホールに実はなるんですよ。

逆に言うと、ブラックホールの成り立ちっていうのは、質量がガーッと集まってきて凝縮してある臨界点を超えた時にブラックホールになるわけ。で、その数式化っていうか、ブラックホールの性質とか、その成り立ちとか、いろんなやり方がものすごく難しいです。一般相対性理論によって規定されるわけよ。

で、その説明、一般相対性理論の説明やってもいいけども、あんまり意味ない、今は。で、めっちゃ長くなる。

だって数学の高等数学の1個1個全部説明していかなきゃいけない。しかもその説明はあなた方に分かる…スーザンさんに分かるのは、多分割と簡単に説明できると思うんだけども、そうじゃなくて、一般の方にわかるように説明するにはもん長い時間かかるから、それは今やんない。し、古川くん自体もまだ理解してないです、はっきり言って全部は。難しすぎて。

だからね、それはちょっと置いといて。ブラックホールとホワイトホールの関係性ってのをちょっと詳しく説明したい。

なんでブラックホール、吸込むやつが噴き出すやつになってしまうのかっていうか、それとも交互にそういう性質になるのかっていう。今はブラックホールなわけです、今その天文学者が銀河の中心を観測するとブラックホールがあるなってわかるわけですよ。でもホワイトホールがあるってわかんないわけです。これはなぜかというのを次回説明します。