[論文レビュー] Inertial Mass, Its Mechanics - What It Is; How It Operates

Roger Ellman|ArXiv.org|Oct 19, 1999

Planetary Science and Exploration参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、光の速度限界、保存則、および物理的系における無限の不可能性に基づき、慣性質量の新しい機械的説明を提案する。ヒッグス場を用いず、第一原理から静止質量、ニュートン的慣性、ローレンツ収縮を導出することで、相対論的制約のもとでのエネルギーと運動量の伝達の動的結果として質量を統一的に機械的・一貫した枠組みで説明する。

ABSTRACT

The behavior of mass is well known, as described by Newton's Laws of Motion, the Lorentz Contractions, and Einstein's mass - energy equivalence. But just what mass is, how those behaviors come about, what in material reality produces the effects of mass, has been little understood. The only extant hypothesis is that of the "Higgs Field" and its related particle, the Higgs Boson. Neither has been detected in spite of significant efforts to do so. Further, that hypothesis is not so much a description of the mechanics of mass as a further abstraction away from the problem by substituting another field to explain what is not well understood. From a starting point of only the limitation on the speed of light, the necessity of conservation, and the impossibility of an infinity in material reality, the present paper presents a new and comprehensive analysis of the phenomenon inertial mass: - how rest mass appears in particles, - how the Newtonian behavior arises from that, and - how the Lorentz Contractions operate in/on it, or, in other words, the mechanics of inertial mass.

研究の動機と目的

• ニュートンの法則における操作的定義を超えて、慣性質量が根本的になにであるかという長年の謎を解明すること。
• 抽象的なヒッグス場仮説に反する、静止質量と慣性の物理的・機械的説明を提供すること。
• 相対性理論およびエネルギー・運動量の保存則に根ざした第一原理から、ニュートン的慣性とローレンツ収縮を導出すること。
• 検出不能な場や粒子に依存しないように、時空の幾何的および運動的制約に質量を根拠づけること。
• 古典的および相対論的領域における質量の振る舞いを、単一の整合的メカニズムで統一すること。

提案手法

• 光の不変速度および物質系における無限のエネルギーまたは運動量の不可能性に着目する。
• 加速する閉じた系に対してエネルギー保存則と運動量保存則を適用し、運動の変化に対する抵抗が生じることを導く。
• 粒子における相対論的エネルギー伝達の幾何的制約から生じる動的性質として質量をモデル化する。
• 静止質量を生成する同じ基礎的原則が、ローレンツ因子およびその質量と長さへの影響を導出すること。
• 思考実験と運動学的解析を用いて、慣性が有限の光の速度とエネルギー保存則からどのように生じるかを示す。
• 静止質量、慣性、相対論的効果が仮定されるのではなく、導出される自己整合的枠組みを構築する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ニュートン的・相対論的力学における数学的記述を超えて、慣性質量の現象の背後にある物理的メカニズムは何か？
• RQ2 ヒッグス場や類似の抽象的場を用いず、基本的原則から静止質量がどのように生じるか？
• RQ3 エネルギー・運動量のダイナミクスと相対論的制約の観点から、ニュートン的慣性の起源は何か？
• RQ4 ローレンツ収縮と相対論的質量増加は、統一的な機械的モデルからどのように導かれるか？
• RQ5 保存則と有限の光の速度に基づいて、質量の振る舞いを新規の粒子や場を導入せずに完全に説明できるか？

主な発見

• 静止質量は、光の有限速度と、加速系におけるエネルギー・運動量保存の要請の結果として生じる。
• 加速に対する慣性的抵抗は、根本的性質ではなく、相対論的エネルギー伝達の制約から生じる動的結果である。
• ローレンツ因子およびその質量と長さへの影響は、静止質量を生成するのと同じ原理から導出される。
• 本モデルは、ヒッグスボソンや場を必要とせず、標準模型の現在の説明とは別の代替案を提供する機械的説明を可能にする。
• 本フレームワークは、古典的慣性と相対論的質量増加を、運動学的および保存則の制約に基づく単一の整合的メカニズムで統一する。
• 理論は、質量が粒子そのものの性質ではなく、相対論的条件下での粒子と時空との相互作用から生じる効果であると予測する。