[論文レビュー] Derivation of Newton's Law of Gravitation Based on a Fluid Mechanical Singularity Model of Particles

Xiaosong Wang|arXiv (Cornell University)|Jun 7, 2005

Fluid dynamics and aerodynamics studies参考文献 14被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、粒子を理想流体媒体（エーテル/アペイロン）内の単項的ソースとしてモデル化することで、流体力学的原則を用いて万有引力の法則を導出する。その結果得られる粒子間の力は逆二乗則に従う。このモデルは連続的な質量分布の重力場方程式および慣性質量と重力質量の等価性を導出し、粒子に作用する普遍的な減衰力も明らかにする。

ABSTRACT

The motive of this paper is to seek a mechanism of gravitational phenomena. It is shown that the forces between sources or sinks immersed in ideal fluids are coincide with the inverse-square-law of gravitation. Based on the hypothesis that the space is filled with a kind of ideal fluid which may be called aether, tao or apeiron and introducing the concept of monad, a sink flow model of particles is set up. Thus, the inverse-square-law of gravitation is derived by methods of hydrodynamics. Further, the equations of gravitational field of continuously distributed particles and the equivalence of inertial mass and gravitational mass are also derived. As a byproduct, it is shown that there exists a universal damping force exerted on each particle.

研究の動機と目的

• 幾何学的または場の理論的仮定ではなく、流体力学的枠組みに基づいて重力現象の物理的メカニズムを提示すること。
• 粒子を連続的な流体媒体内のソースとしてモデル化することで、重力がなぜ逆二乗則に従うのかという長年の問いに答えること。
• ソースモデルを用いて連続的に分布する質量の重力場方程式を導出すること。
• 慣性質量と重力質量の等価性が流体力学的フレームワークの結果としてどのように生じるかを説明すること。
• モデルの副産物として、粒子に作用する普遍的な減衰力が存在するかを特定すること。

提案手法

• 空間が根本的な媒体として理想で非圧縮性流体（エーテル/アペイロン）で満たされていると仮定する。
• 「モノード」を基本粒子として、流体内での点ソースとして表現する概念を導入する。
• 理想流体の流れに適応したナビエ＝ストークス方程式を用いて、ソース粒子の周囲の速度場をモデル化する。
• 流体内の圧力勾配と運動量フラックスを用いて、2つのソース粒子間の力を導出する。
• 点粒子モデルを流体源密度の積分を用いて連続的な質量分布へと拡張する。
• 得られた方程式を分析し、ソース間の力が逆二乗則に従うとともに、慣性質量と重力質量が等価であることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 万有引力の法則は、理想流体中での粒子をソースとしてモデル化した流体力学的モデルから導出可能か？
• RQ2 流体に基づく空間モデルにおいて、重力の逆二乗依存性を生じさせる物理的メカニズムは何か？
• RQ3 慣性質量と重力質量の等価性は、流体力学的フレームワークからどのように生じるか？
• RQ4 ソースモデルは連続的な質量分布の重力場にどのような意味を持つのか？
• RQ5 このモデルは、粒子に作用する普遍的な減衰力のような追加の物理的効果を予測するか？

主な発見

• 理想流体中での粒子をソースとしてモデル化した流体力学的モデルは、粒子間の力が万有引力の逆二乗則に正確に一致することを示す。
• 連続的に分布する質量の重力場方程式は、流体力学的原理を用いたソースモデルから導出可能である。
• 慣性質量と重力質量の等価性は、流体力学的定式化の自然な結果であることが示された。
• ソースモデルの副産物として、周囲の流体の流れによって各粒子に作用する普遍的な減衰力が特定された。
• このモデルは、幾何的曲率や基本的場の仮定の必要性を排除する機械的・流体的説明を重力に提供する。
• 導出結果は、点質量の球対称場を含む古典的重力現象と整合的である。