ニュートン科学以後の科学の発展とマックスウェル-アインシュタイン以後の

物理学の流れ

2004.7.14 (2004.9.25更新)

 目   次

1.ニュートン力学

2.マックスウェル電磁気学

3.特殊相対性理論

4.一般相対性理論

5.量子力学

6.相対論的量子力学と場の量子論

7.標準理論と基礎となるゲージ理論ならびにその系譜の理論

8.真の統一場理論

9.付記1:Alexander Unzickerの微分幾何的な連続体力学と欠陥解析による一般相対性理論を土台とした素粒子論や量子論など

10.付記2:Marcus S. Cohen の Nonlinier Multispinor理論による統一場理論・素粒子理論など

 

 

1.ニュートン力学

 ニュートンの力学はケプラーの観測に基づき構築された天体力学と、ガリレオの慣性の法則ならびにニュートンの直感に基づく運動量の時間変化と力の関係式から成り立っている。

 極端に微細な領域における現象や極端に広大な領域における現象、つまり今日において量子力学や相対性理論によって論じられる領域の現象を除けば、観測事実を十分に満足な精度で予測することができる。

 月ロケットや太陽系の探索衛星などもニュートン力学によって十分な精度でコントロールすることができる。

 今日においても、日常生活の大部分はニュートン力学やそれに基づく古典的な物理学である熱力学などで十分に間に合っている。

 

2.マックスウェル電磁気学

 ニュートン科学の及ばない範囲の一つが電磁気学である。電気や磁気に関する学問はニュートン以後に発達したが、特にイギリスのマイケル・ファラディーによってElectro Tonic Stateの理論として真空の構造物であるエーテルを基礎とした場の理論として体系づけられた。この理論を数学的に体系化したのがマックスウェルである。マックスウェルはファラディーの場の理論が空間座標の3つの座標値と時間から成り立つことから、4つの成分からなるQuaternion(四元数)を使って書き表した。四元数はAB≠BAとなる非線形(Non-abelian)な特性を持つ数である。

 オリジナルのマックスウェルの電磁場方程式は解析的に解くことができないので、線形化し簡単化することが必要であった。マックスウェル自身はその志を持ったが、果たせず胃ガンのためアインシュタインが生まれた年に亡くなっている。

 マックスウェルのオリジナルの電磁場方程式を線形化し簡単化したのはヘビサイドである。

 アインシュタインが学んだのは線形化され簡単化されたマックスウェル-ヘビサイド方程式である。

 

3.特殊相対性理論

 アインシュタインは光速の系から物理現象を見た場合にどのよう見えるかに興味を持った。また、このことをマックスウェル-ヘビサイド方程式を用いて検討した。このとき用いた光速不変の原理は、マイケルソン-モーレーの実験などで確かめられた事実として用いている。検討したのは互いに等速で動く座標系に関して、一方の系における物理現象が他方の系からどのように見えるかについてである。

 ローレンツ収縮や時間の短縮などが結論されるが、これはあくまで一方の系における物理現象を他方の系から見た場合の見え方であって物理的な真実を表しているとは限らない。エーテルについても不要としてその概念を捨て去ってしまった。その後遺症は現代科学にも未だ影響を及ぼしている。

 結論的に言えば、特殊相対性理論は真の相対性理論である一般相対性理論の特殊な場合であって、真の物理現象を近似的に表している場合と、単にそのように見える場合を示すことがある。

 

4.一般相対性理論

 アインシュタインは慣性系に限られる特殊相対性理論は真の相対性理論ではないので、加速度系に対しても適用できる一般化された相対性理論として一般相対性理論を検討した。特殊相対性理論においても、物理現象の幾何学化が行われたが、一般相対性理論においても幾何学化に力点が置かれた。幾何学化では、特殊相対性理論に用いたユークリッド幾何学ではなく非ユークリッド的なリーマン幾何学が用いられた。

 アインシュタインが一般相対性理論の構築に用いたのは、一般相対性=一般共変性すなわち全ての座標系において物理現象は同じ形式に表現されるとの原理とマッハの原理と呼ばれる部分は全体から影響を受けているとの全体論および慣性と重力が等価であるとする等価原理である。一般相対性理論においては特殊相対性理論に現れた光速不変の原理は一般相対性原理から導かれる一現象に過ぎない。

 一般相対性理論からは実際の物理現象が導かれる。一般共変性は一種の哲学に過ぎないので、それが正しいかどうかは実験や観測などによって確かめる必要がある。一般相対性理論から予見される現象についてはいくつかの現象において精度良く確かめられている。

 なぜ、哲学に過ぎない一般共変性が物理現象を表す方程式を導くかというと、結果的に物理空間を構成する一種のエーテルの中で生じている物理現象がエネルギー的に見て、一般共変性が4次元時空における完全流体の挙動を示す方程式を導く結果になったことに負うことが多い。

 この結果的に、物理現象を表す方程式が得られたというところに異を唱えて、実験結果のデータをなるべく忠実に表すように数学的に構築された量子力学の方をより事実に基づくものとして重用する科学者が現在多いのも事実である。また、アインシュタインの一般相対性理論では量子力学を論じることができず、技術に応用しがたい宇宙論などにしか応用が見いだせないのも人気がない原因と考えられる。

 しかし、メンデル・サックスが詳しく解説しているように一般相対性理論と量子論は互いに相いれない理論であって、一方を拡張して他方を包含するようにするしか統合の道はない。

 

5.量子力学

 プランクの空洞輻射の理論に端を発する量子力学は常に観測事実を第一とし、観測事実にフィットする数式を考案することで発展してきた。その中心を成したのはボーアであり、ハイゼンベルグやボルンと言ったいわゆるコペンハーゲン学派である。観測事実を重用するあまり、哲学がおろそかになって何とも珍妙な物理現象の解釈が大手を振ってまかり通っている。

 現代物理学はこの流れの中にあるが、この考えに組みしない人たちもいた。アインシュタインはその筆頭であるが、意外にもシュレディンガーやド・ブロイなどもコペンハーゲン学派に組みしない人たちであった。

 量子力学はミクロな物理現象の予測や現代のエレクトロニクス技術に欠くことのできない便利な計算手段であることは確かな事実である。

 しかし、その確率解釈を含む物理現象の解釈と適用の限界については再考を要する。

 

6.相対論的量子力学と場の量子論

 高エネルギー物理などでは量子論だけでは観測事実を表現することができずに、主流の物理学は非線形で複雑な一般相対性理論を取り込むことを放棄して、実質的に役に立ち精度的にも問題の無い特殊相対性理論との組合せを実行した。

 相対論的量子力学や場の量子論はそのようにして誕生したが、根本的な欠陥が含まれていた。それは微小領域における数値計算の発散の問題である。この問題はまさにアクロバット的な手段(繰り込み=物理現象の相似性を利用して発散を避けて有限値を引きだす)によって部分的には回避できた。繰り込みによっても十分に観測事実を説明できる結果を得ている。しかし、根本的な欠陥は量子論の限界をはっきりと示しており、さらなる発展が成された。

 

7.標準理論と基礎となるゲージ理論ならびにその系譜の理論

 発散の問題を繰り込みで回避しながら、量子論はゲージ理論を基礎として発展を遂げ量子電磁気学(QED)や量子色力学(QCD)にまでに到達して、線形の電磁場と弱い力の場の統合は完全に成され(電弱場)、さらに電弱場と強い力の場の統一もなされようとしている。

 ここへきて、重力との統合を視野に入れて発散の問題を解決できる理論として量子論の系譜である超弦理論などの4次元の物理空間に6つの抽象的な空間を加えた理論で、重力場との統合を図ろうとしている。部分的にうまくいっているところもあるが、総体的にはうまくいっていない。

 

8.真の統一場理論

 量子論は基本的に線形であり重ね合わせが可能な理論であり、種々の保存則が成り立つ理論である。一方、一般相対性理論は非線形であり、重ね合わせが不可能であり、保存則が一般に成り立たない。

 しかし、ソリトンを考えるまでもなく、自然現象は非線形である。そもそも線形な理論が真の物理理論であるはずがない。そのように考えたとき、線形の現象の権化のように考えられる電磁気現象が非線形であることの証拠となる現象が見つかったら、どのように考えるべきであろうか。元々の電磁場方程式は非線形であったことを思い出してほしい。ファラディーの理論に従えば、非線形の自由度を持つことをマックスウェルが数学的に証明しているのである。

 電磁気の真空における非線形現象が確かに見つかっていた。

 逆ファラディー効果と呼ばれる光磁気効果である。旧ソ連圏では1950年代に発見され、西側においても1965年ごろに確認されている。

 円偏向された電磁波(光〕からその進行方向に静磁場(形成磁場=B3磁場)が得られる現象である。この現象をマックスウェル-ヘビサイド方程式から導くことはできず、非線形に拡張されたオリジナルのマックスウェル方程式からのみ導かれる。

 オリジナルのマックスウェル方程式を調べ直すと、それは一般共変性を持つ非線形の電磁場方程式であった。

 アインシュタインの一般相対性理論は重力場のみの幾何学的な物理理論である。

 非線形の電磁場方程式も幾何学的な物理理論となるであろうか。確かにそうなることが証明された。

 アインシュタインは等価原理を考えるときに平行移動の運動に関する加速度のみを結果的に考えたことなる。加速度は回転運動によっても生じる。例えて言えば、平行運動の加速度は自動車を静止状態からまっすぐにアクセルを踏み込んで加速するときに感じるシートに押し付けられる力を生み出すものである。まっすぐに等速で進んでいた自動車のハンドルを切るとカーブし始めてカーブの外側方向に、いわゆる遠心力を感じることになる。

 アインシュタインは直進の加速度のみを扱って重力理論を導き出した。数学的にもそれは明らかである。4次元時空の物理方程式を表すに必要な4×4=16個のマトリックスからなる方程式の対称成分10個の方程式のみでアインシュタイン理論はできている。

 この16個の方程式の残りの6個の方程式は反対称成分と呼ばれ、結果的に非線形電磁気を表す方程式になる。このようにして、重力場と非線形電磁場を統一的に表す非線形で非対称(=対称+反対称〕な方程式が得られた。

 この方程式は非線形であり、原子核や素粒子のスケールで見ると弱い力や強い力と呼ばれる場が得られることがわかった。

 また、シュレディンガー方程式、ディラック方程式、クライン−ゴルドン方程式、ゲル-マン方程式と呼ばれるような量子力学の方程式がこの方程式に適切な条件をつけるだけで導かれた。

 このようにして、統一場理論が得られ、重力場と電磁場の統一さらに量子場との統合が成された。

 

 本来ならば、アインシュタインがオリジナルの電磁場方程式を学んでおれば、統一場理論は20世紀の早い段階でできていたと思われる。線形のすでにして特殊相対論的な電磁気学を学んでしまったアインシュタインやその後の天才的な学者の間からは一般共変な統一場理論はなかなか生まれなかったと言うべきであろうか。

 

 一般共変な統一場理論の構築を目指した学者は数多くいたかも知れないが、西側で成功したのはメンデル・サックス、倉田大嗣、近年のマイロン・エバンスのみである。東側の事情は軍事機密と重なってよく分からないが、確かにいたと推測される技術や理論が存在する。

 

 西側では学問レベルのメンデル・サックス、初歩レベルのマイロン・エバンスをはるかに凌駕して、倉田大嗣は非線形電磁気学と統一場理論を駆使した多種多様の工学的な技術の開発に成功し、一部はプラント技術までに高めている。

9.付記1:Alexander Unzickerの微分幾何的な連続体力学と欠陥解析による一般相対性理論を土台とした素粒子論や量子論など

 Alexander Unzickerのホームページを参照していただきたいが(http://www.lrz-muenchen.de/~aunzicker/dg.html)、アインシュタインによる統一場理論構築の努力の結果であるEinstein-Cartan理論を1950年代に発展した近藤等による材料科学における欠陥解析の成果(微分幾何学的方法による格子欠陥の解析)でもって補完すると、統一場理論として機能することを論じている。また、一般相対性理論の土台が量子論や素粒子論的な観点からエーテル的なものになることを論じている。

10.付記2:Marcus S. Cohen の Nonlinier Multispinor理論による統一場理論・素粒子理論など

_ダウンロード1 _ダウンロード2 _ダウンロード3

 Marcus S. Cohen は Clifford代数を用いて、対称なHermitian generatorと反対称なHermitian generatorから成る統一場理論を完成させ、重力場と電磁場ならびに量子場の統一を行った。Mendel Sachsが特異点のない連続空間で理論全体を構成したのに対し、Cohenは物質と空間の境界を有限な大きさの特異点が連なる時間方向の管とした。管の外側は特異点のない連続的な時空間であり、管の内側は物質を構成する別の空間として、それらを統一的に非線形な8個のスピノルからなる空間で表現している。PCTの対称性を考えることにより、時間の方向や電荷の成立などについても論じており、部分的にSachsよりも詳しい理論展開をしている。Evansなどとは違う視点もあり興味深い。

 

円偏向電磁波の干渉により生じる形成磁場(B3磁場)の応用

03.12.28

 

倉田大嗣は45年前にアインシュタインの一般相対性理論にスピンが欠けていることに気付き*1)、そののち研究を重ねて今から20年以上前に統一理論に到達しました。

その理論から得られた結論は、物質と物理空間は磁性体すなわち電荷とスピンから出来ているということでした。

小はクォーク以下のレベルから銀河の大きさのレベルに至るまで全ての物質と物理空間は磁性体の集合体で出来ていると考えれば種々の物理現象の説明が無理なくできます。

そして、倉田は彼が形成磁場と呼ぶB3磁場*2)の波動を使えば、この宇宙を形成する各レベルの磁性体の集合体である物質の結合と分解がコントロールできると考えました。

この理論を日本の学会で発表したことはありましたが、全く評価されませんでした。

そこで、実験事実や工業プラントを作って理論の証明を行うことを決心しました*3)

実験を重ねるうち、クォーク以下のレベルから人間の大きさのレベルまで、物質はそれぞれの大きさのレベルでB3磁場の波動に対して固有の振動数と固有の波形を持つことが明らかになりました。

すなわち、B3磁場の波動の振動数と波形をコントロールすると物理現象の全てがコントロールできるという事実です。

倉田は実験事実として、

イ)瞬時に水を油に変えることが出来た。

  水の分解で水素を得て、空気中の窒素を炭素に変えて、これらを化合させて作る。

ロ)三重水素水を10年以上崩壊させなかった。

ハ)炭化水素を構成する原子に分解し、テンプレート触媒を使って任意の炭化水素分子に組み替えることができた。

ニ)B3磁気波動を使って144番目までの新しい元素を作った。

ホ)ダイヤモンドを144面体カットすると、全ての放射光が渦を作ることがわかった。

ヘ)380℃で水を波動分解し、水素酸素分解燃焼させることができた。

ト)重力の制御が小規模にできた。コップを浮かせることが出来る。

チ)5kWの永久磁石によるフリーエネルギーモータを10年以上走行させてきた。

などを行ってきました。

 

しかし、なかなか世の中に受け入れられることではないので、一部のみを解説本*5)で発表しています。

倉田の理論は非線形電磁気を含む統一場理論としての一般相対性理論とそこに基礎を置く統一場波動理論に立脚しています*4)。一般相対性理論では宇宙の全ての構成要素は互いに影響しあっており、独立した系は存在しません。また、宇宙は絶え間なく小さくそして大きく振動しています。ですから、エネルギー保存則は4次元時空としては成立しますが、3次元空間の中では成立しないように見えます。

倉田はこのことを数々の実験の中で実際に確認しております。

形成磁場=B3磁場の波動を使った共鳴科学によってこれからの科学と技術が生まれつつあります。

 

*1)アインシュタインの一般相対性理論はリーマン幾何学で4次元時空を表す時に用いるひずみテンソルのうちの対称成分の10個のみを使っています。反対称成分の6個は使われていません。テンソルの成分は流体に例えれば、対称部分は平行な流れであり、反対称部分は渦(スピン)です。

 

*2)実験物理の世界でInverse Faraday Effectが確認されています。光磁気効果のことで、円偏向した光(電磁波)からその進行方向に時間的に変動しない磁場すなわち静磁場(B3磁場)が得られる現象です。永久磁石や通電されたコイルに依拠しないで非常に強力な静磁場が作れることで、ハーバード大学では間接的にMRIにこの現象を利用する実験を進めています。理論的検討ならびに実験的検討によってB3磁場の時間変化は電場を生じないこと、B3磁場が量子力学におけるスピン量子担体であることなどが分かっています。スピン量子担体であるので、化学結合や核子やクォークの結合を始めとするあらゆるレベルの物質の結合をB3磁場をコントロールすることで間接的にコントロールできます。この意味でB3磁場をスピン磁気と呼べます。

 

*3)下記の関連ホームページを参照ください。

*4)下記の関連ホームページを参照ください。

*5)下記の関連ホームページを参照ください。

作成者 :山口 潔

電子メール : ykiyoshi@mb1.suisui.ne.jp

****************関連ホームページ****************

Alexander Unzicker________:http://www.lrz-muenchen.de/~aunzicker/dg.html

Myron Evans ___________: http://www.aias.us

Mendel Sachs ___________: http://www.compukol.com/mendel

(株)日本理化学 __________: http://www.h6.dion.ne.jp/~rikagaku

山口 潔______________: http://www.suisui.ne.jp/~yamaguti

非線形電磁気学と統一理論について__: http://www.geocities.co.jp/Technopolis/3684/

倉田の科学と技術の解説本:日本能率協会マネジメントセンター発行「水を油に変える技術」、「逆説のテクノロジー」______: http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4820712764/ref=pd_rhf_p_1/249-4789420-8804366