相対性理論を学びたい人のために

まだ一度も相対性理論を勉強したことのない人は、何か一冊相対性理論の本を読みかじってみて、なぜこんなことが?という、疑問を持ってからこのブログに来てください。

温度は4-velocity?

 現在2015年1月23日15時23分である。

 昨日の投稿は、やっぱり自慢と取られてしまっただろうか。
 まあ、どう取ってもらっても良い。とにかく私は、あの投稿をしたお陰で、素晴らしい発見が出来た。まだ、未完成のアイディアだが、私の手元には、物理学の本が一冊もないので、今すぐアイディアを完成形に持って行かれない。
 他の人が発展させても良いし、私の元に留まったら、私自身で、完成させよう。


 どんなアイディアかというと、昨日のハグしてくれた女の人の話で、最後に、絶対温度複素数にするというアイディアを書いた、あのことである。
 入院中は、ゼロの周りを回っていって、負の温度になれる。もう少し言うと、温度という複素数の実数部分を、私達は温度だと思っていると、私は考えたのだった。
 だが、昨日あの話を投稿した後疲れて寝たが、今朝起きてから、また、
「温度の本質とは何だろう。」
と、考えていたのだ。
 その時思いついたのは、温度はスカラーでなく、ベクトルなのではないか、ということだった。もちろん、普通の人の考える3次元のベクトルではなく、時空内の四元ベクトル。
 それを思いつけたのは、かなり前に雑誌パリティで、相対論的に温度がどう観測されるかは、まだ決着の付いていない問題であり、実験が難しい、と書いてあったのを思い出したからだ。
 温度は、複素数どころか4つの成分を持っている。そうだとすると、どんなものになるのだ?
 2015年1月23日7時16分37秒。
 私が思いついたのは、1つずつの原子の持つ四元速度(4-velocity)の集合が、温度というものの正体だ、というものだった。温度の本質は原子の振動であり、それは、動いている原子の速度が求まれば、分かるはずだと思ったわけである。これで、アイディアとしては、十分だったのだが、その後も考え続けた。
 まず、4-velocityの集合なら、エネルギー運動量テンソルそのものだ。それでは、一般相対性理論のままだ。温度というのはマクロな量だから、ミクロな量のままでは意味がない。そうすると、ミクロな四元速度の集合からマクロな情報を引き出さなければならない。当然ベクトルだったら、足し合わせることを考えるだろう。
 ここまで考えて、速度で良いのか?質量と運動量の合わさった、四元運動量の方が良いのではないか?とも考えた。だが、四元運動量なら保存則がある、一方、エントロピー増大の法則がある以上、保存しない量の方が良い。そうなると、ある物体が熱平衡に至った時の温度とは、それを構成する全原子の4-velocityを全部足しあわせたものなのではないか。もうちょっと言うと、その足し合わせた四元ベクトルの時間成分。つまり、時間軸への射影。
 そうだとすると、かき混ぜて速度が揃っている時よりも、回転が収まってベクトルがあっちこっちメチャクチャになった方が、ベクトルの時間成分はねじれが減って伸びるだろう。それがつまり、エントロピーが増えた状態で、逆に、時間成分が減るということはない。もちろん、部分的に一カ所だけの温度を下げることは可能だけれども、そのためには、周りの温度が上がる。
 つまり、普通の熱力学だ。良かった。
 良かった。なんて言ってるけど、本当にこの理論が正しいのかなんて、ちゃんと熱力学の本で確かめないと分からない。当然負の温度は、反粒子によって達成されるということになるわけだけど、今は確かめようがない。こんないい加減な理論、誰もまともには相手をしてくれないだろうな。今は、もう少し時間をかけて熟成させよう。

 そうは言うものの、私は嬉しかった。ハグしてくれた女の人のお陰で、新しい理論を発見できたのだもの。
 彼女の話には、本当は、続きがある。
 彼女は、最後までプリンを買ってきてくれなかったのである。ファインマンの本を読んであった私は、彼女にプリンを買ってこさせないと、もう会えないなと思った。それで、退院する2日前、
「まだ、プリンを買ってきてくれないね。もう退院しちゃうから、今日中に買ってきてよ。」
と、言ったのだった。彼女は、
「はい。」
と言って、同じものではなかったが、プリンを買ってきた。さすがに、
「濃いリッチプリンじゃなきゃダメ。」
とは、言えなかったので、
「食べたかったんだ。」
と言って、その場で食べた。
 彼女には、
「すぐに、携帯を返してもらえるかどうか分からないから、電話してもダメかも知れないよ。退院したら、ハガキに住所を書いて送ってくれたら、私も住所が分かって、手紙出せるからね。」
と言っておいた。
 だが、彼女は退院もしていないのに、私が退院した晩、携帯に電話してきた。公衆電話と出たので、彼女だな、とすぐ分かった。
 お互い携帯の電話代が払えるような、豊かな身分ではないので、困ったなと思いながら、電話に出た。やっぱり彼女だった。
 私は、
「携帯返してもらえたんだ。」
と言った。彼女は、私がでたらめな番号を教えたかどうか確かめたかったのだろう。それっきり、電話してこなかった。
 それで、良いのだった。
 『結婚指輪』の怪盗ルパンは、何の見返りも、期待していなかった。ただ、指輪の裏にO.B.(オラース・ベルモン)と掘ってあっただけで、満足したのだった。怪盗ルパンの心の中に、一度だけ婚約までしたのに、シャーロック・ホームズに殺されてしまった、大切な女の人がいることを、読者は皆知っているから。
 私は、彼女から、絶対温度の新しいとらえ方、という指輪よりもっと貴重なものをもらったのだ。
 最高の投稿の1つになった。

 現在2015年1月23日16時41分である。おしまい。