継続：科学と疑似科学を判別する - 1720252368

529：Ken：2025/09/27(土) 21:49:01 HOST:52.66.62.130.static.user.transix.jp: ４点目。

(4)そもそもエーテルは大気中に留まれない

この話は、最も軽い元素の水素やヘリウムよりも、エーテルはずっと軽いという主張に対してなされたものです。まずは大気中で水素やヘリウムの粒子に何が起こるかを語り、そこからエーテルの動きを考察します。

地球のみならず、あらゆる天体は宇宙の星間物質が集まってできたもの。その星間物質で最も多いのが水素とヘリウムで、他の元素はずっと少量です。もしそのままの構成比率で天体が作られたなら、天体も水素とヘリウムが大半となることでしょう。実際に木星のような巨大惑星の大気はそうなっています。

一方で月には大気がありません。木星と月の違いを生むのは天体の重力で、宇宙から取り込んだ元素を保持できるのが重力の強い木星、できないのが重力の弱い月、になります。

では、木星より弱いが月よりは強い地球の重力ではどうなるのか？　窒素や酸素のような質量の大きな粒子は大気中に留まるが、水素やヘリウムは大気中を上昇し、やがては宇宙に出てゆきます。その力学を説明しましょう。理解の鍵は、気体の粒子はただ「浮かんでいる」のではなく、高速運動をしている点にあります。

質量の大きい重い粒子と質量の小さい軽い粒子が、空間を飛び回って衝突を繰り返すと、どうなるでしょうか？

軽い粒子はより大きな速度を得、逆に重い粒子は速度を失ってゆきます。

これは感覚的にも納得できるはず。例えば、重い粒子が飛んできて軽い粒子に衝突したら、軽い粒子は高速で弾き飛ばされ、重い粒子はわずかに速度を失うことでしょう。逆に軽い粒子の方が重い粒子に突っ込んだら、重い粒子はわずかに速度を得、軽い粒子は弾かれて運動方向が変わるが、スピードはあまり減じません。前者の場合は軽い粒子が大きな速度を加えられ、後者の場合は粒子速度はあまり変わらない。これの繰り返しによって、軽い粒子だけが大きな速度を得てゆくことになります。

ニュートン力学で説明すると、完全弾性衝突で運動量と運動エネルギーの保存が両方成立するには、そうならざるをえないうことです。

この現象は、大気中の各粒子の運動エネルギーが等しくなるまで続きます。現実には速度はばらつきますが平均値ではそうなる。たとえば水素分子の質量は酸素分子の16分の1だから、運動エネルギー（mv²/2）が等しくなるには速度が4倍にならねばならない。実測値としても、酸素分子の速度は500m/s程度、水素分子は1800m/s程度になります。

重力が働く環境ではこれが影響します。高速で動く粒子ほど、運動方向が上向きの成分を持つときには、重力に逆らってより高い位置に達するからです。ファインマンの説明と図を確認してください。

www.feynmanlectures.caltech.edu/I_40.html#Ch40-F4

水素やヘリウムの軽い粒子は大気の最上層に達し、一部が地球の脱出速度を越えて宇宙に出てゆきます。地球誕生からの長大な年月でも、大気中の水素やヘリウムがなくならないのは、化学反応や核反応で生成され続けるからにほかなりません。

さて、エーテル。(3)で論じたように、質量がゼロでは波動の媒質になりえませんが、ゼロではなくても、たとえば水素分子の100分の1の質量しかなければ？

上記の力学によりエーテル粒子は水素以上の高速で飛び回るはず。質量が水素の1/100なら速度は10倍だから18km/s。地球の脱出速度（11km）を越えてしまいます。もし質量が1/10000なら速度は180km/s。地球どころか木星の重力でもエーテルを保持できません。

なお、以上は熱力学的考察ですが、波動理論から考えると、エーテル粒子の運動速度はさらに巨大になる。340m/sで音を伝える窒素や酸素が500m/s程度で運動していることで分かるように、流体の粒子の運動速度は、その流体を伝わる波動速度よりも大きくなければなりません。ファインマンは最も単純なモデルをおいて、波速は粒子速度の半分程度と、章末で述べました。

www.feynmanlectures.caltech.edu/I_47.html

ということは、エーテル粒子は光速以上の速度をもつことになる。地球の重力などあってなきがごとく、宇宙に飛び去ることでしょう。

宇宙全体では最も大量にある水素とヘリウムが、地球の大気ではかくも少ない事実から、類推をしてください。