スミルノフ物理学をより深く理解するために④～動的作用反作用の法則とは？

2022-02-15

スミルノフ物理学をより深く理解するために④～動的作用反作用の法則とは？

スミルノフ物理学①～物理学（宇宙論）と生物学（生命の誕生・進化）が繋がってくる
では

スミルノフ物理学は、（ラテン語の古文書から発見された）動的ニュートン力学と万有引力の法則をベースとしています。物体は別方向に異なった速度で運動しており、エネルギーにも方向性がある（このことは従来の静止系ニュートン力学と運動量保存則では無視されています。）ことを組み込んだ物理学となっています。

と書きました。

今回は、スミルノフ物理学の根底を成す「動的作用反作用の法則」とは何か？に迫っていきます。

佐野千遥博士によると

ニュートン自身が17世紀に書いた物理学の教科書の中では、数式はすべて言葉で書かれていたために見落とされていた重要な式である「動的作用・反作用の法則」が、旧ソ連の物理科学界で再発見されたという。私たちがこれまで中学校の理科で習ってきた「作用・反作用の法則」は「静的」な式であり、この「動的」の式は長いこと忘れ去られていたこととなる。これは大激論より、スミルノフ博士が「この式をニュートンの残したままのオリジナルの式として復権させなければならない。そうした場合、量子物理学も相対性理論もすべて捨てて、ゼロから物理学を作り直さないといけない」といって物理学の再建に全力を尽くすくらい革命的な式だったという。

＜ニュートンが17世紀に書いた物理学の教科書＞

動的作用反作用の法則に入る前に、私たちがこれまで教科書などで習ってきた「静的作用反作用の法則」とは何か？押さえておきます。

〇静的作用反作用の法則

＜作用反作用の法則＞

中学校の理科で習う内容は

「静的作用・反作用の法則」（AからBに力（F1）を及ぼせば、逆向きの等しい力（F2）がAに働くというF1＝－F2が公式とされている。しかし、これはA,Bが共に静止しているか、同じ方向に等速度で移動している二つの物体（相互に距離の変わらない二物体）の間でのみ成り立つ公式となっている。従って自然界では当たり前の現象（二つの物体が違う運動をしている場合、衝突する場合etc.）の状態では成立しない・・・つまり現実には存在しない法則となっている。

一方で、動的作用反作用の法則とは何か？

〇動的作用反作用の法則
力を及ぼし合う２物体（例えば衝突）などの場合、『作用する力（F1）×速度（V1）＝―抵抗力（F2：摩擦、質量等々によって生ずる）×（それによって生ずる速度（V2）』という関係（F1×V1＝-F2×V2）が成り立つというもの。作用する力に対して、それに対応する抵抗力として捉えていることが現実の現象をより捉えた概念となっていることがポイントとなる。

この動的作用反作用の法則を元に現実の現象押さえてみると
・同じ型の自動車同士を衝突させた場合、速度（V１）の速い自動車が、速度（V2）の遅い自動車に及ぼす破壊力（F2）は、速い自動車が受ける破壊力（F1）より大きい・・・つまりゆっくり走っていた車の方が大破し、速く走っていた車の方が被害が少さいという現象に説明がつく。

＜衝突実験の写真＞

・月（M1）が公転軌道を大きな直線速度（V1）で運動していて、地球（M2）は月に引かれて若干の味噌擂り運動のような遥かに小さな半径の「公転」軌道上を小さな直線速度（V2）で運動している。
もし地球（M2）と月（M1）が、同方向に同じ速度で運動し距離に変化が無いか共に静止している場合には静的作用反作用の法則の方程式では、地球も月も同じ大きさの力Fで引き合う事となるが、実際には月の直線速度（V1）は地球の直線速度（V2）よりかなり大きい為、月が地球から受ける動的重力F1は、地球が月から受ける動的重力F2よりかなり小さくなる。その結果、距離一定であれば地球に向かって落下してくるはずの月は静的万有引力方程式で計算された質量よりも実はかなり大きな質量を持っていても落下しない事が起こる。（←実際に、月は地球に落下などしていない）