重力は、物質とエネルギーの分布が引き起こす時空の歪みである。

題名：重力は、物質とエネルギーの分布が引き起こす時空の歪みである。
報告者：ダレナン

　本記事は、この記事の続きです。

　先の記事で、「物」に働く4つの力を考えるとともに、その4つの力の中で最も古い概念である重力について検討した。さらに、その重力には7つの謎があり、未だに解明されていない力であることも報告した。ここでは、アルバート・アインシュタイン博士による公式、アインシュタイン方程式(Einstein Field Equations：EFE)を眺めることで、重力の謎に迫りたい。その謎の解は、表題に示した通りでもある。
　アルバート・アインシュタイン博士は、一般相対性理論において万有引力・重力場を記述する場の方程式を提出した。それが、

G_μν=8πG/c^4 T_μν

である。各係数などは、文献1)にあるのでそちらを参照していただきたい。後に、博士は、この左辺に宇宙項なるものを加算・追記したが、基本的なEFEはこの式となるため、ここでは、これをEFEとする。
　この式で詳しい係数などは分からなくとも、

G=kT

と単純化し、kが定数とすれば、定数にTをかけると、Gとなることが分かる。ちなみに、Tはエネルギー・運動量テンソルと呼ばれるが、表題に従えば、物質とエネルギーの分布とできる。そして、Gは重力ポテンシャル、重力場となる。しかしながら、この力の用語には2つの意味があり、一つは、物体に作用してその物体の運動を変化させる働きであり、もう一つは、物体に作用してその物体内に応力を発生させる働きである2)。これで力を見直し、重力を捉え直すと、重力 = 力を受ける物体の性質ではなく、重力 = 時間・空間自体の幾何学的性質のことを指すことが分かる3)。すなわち、EFEは言葉で説明すると、表題が示すように

重力は、物質とエネルギーの分布が引き起こす時空の歪みである。

とすることができ、時空の歪み = 定数×物質とエネルギーの分布、となる4)。この言葉の式は、先に示した式と同じである。ゆえに、アルバート・アインシュタイン博士のもう一つの有名な式、E=mc^2は、エネルギーと質量との関係であることから、EFEの右辺(エネルギー・運動量テンソル)は、質量との関係も見てとれる。

1) http://web.mit.edu/sahughes/www/8.022/lec24.pdf (閲覧2018.7.17)
2) http://www7b.biglobe.ne.jp/~pasadena/pdf/newtonext.pdf (閲覧2018.7.17)
3) http://www.phys.shimane-u.ac.jp/mochizuki_lab/WoP15_2013TP (閲覧2018.7.17)
4) Newton(編): 重力とは，いったい何なのか. ニュートンプレス. 2015.

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