負の物理量があると何が起るか教えて下さい。



通常は正しか取らない物理量が負の値を持ったと仮定します。
1.どんな物理現象が起こるでしょうか。
2.その現象を起こす物質はどうすれば作成可能になると予想しますか?


負の屈折率を持つ物質
http://www.nikkei-science.com/page/magazine/0610/lens.html
メタマテリアルを使うと負の屈折率を持つ物質が作れて
消えるマントができるかも知れないそうです。

>>
40年前,ロシアの科学者ベセラゴ(Victor Veselago)は光学の世界を根底から覆す物質を考えついた。これまで知られている物質は,光の折れ曲がり具合はさまざまだが,屈折率はいずれも正の値をとる。ところがベセラゴは,これまで知られていない奇妙な光の折れ曲がり方を示す「負の屈折率を持つ物質」がどこかに埋もれていると考えた。

彼は数年がかりで探索したが,そんな物質はどこにもなく,彼の予想はいつしか忘れ去られた。
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  • 登録:2009/07/13 16:18:53
  • 終了:2009/07/20 16:20:03

回答(7件)

id:pahoo No.1

pahoo回答回数5960ベストアンサー獲得回数6332009/07/13 16:29:43

ポイント24pt

負の質量を持つ物質(エキゾチック物質

  1. 力を加えて押さえつけておかないと、地球の重力圏外に飛び出してしまう?
  2. 物質に対し、光速を超える速度を与える?
id:garyo

ありがとうございます。

まさに、こんな感じですね^^

もし、負の物理量を持つ物質があったらどんなことが起こるのか知りたいです。

2009/07/13 16:35:54
id:pahoo No.2

pahoo回答回数5960ベストアンサー獲得回数6332009/07/13 16:47:15

ポイント16pt

負のエントロピーを持つ物質

  1. 永久機関をつくることができる?
  2. 生命から取り出す?(コミックス「鋼の錬金術師」に登場する「賢者の石」が、これに当たるかと)
id:garyo

ありがとうございます。

ググって「ネゲントロピー(負のエントロピー)」というのも見つけました。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8D%E3%82%B2%E3%83%B3%E3%83%8...

どの数式を使うと負のエントロピーが出せそうでしょうか?

2009/07/13 17:15:56
id:Hyperion64 No.3

Hyperion64回答回数791ベストアンサー獲得回数842009/07/13 19:02:26

ポイント16pt

統計力学では「負の温度」が定義されます。

絶対零度以下ということですから、熱力学第三法則に排反した事象です。

エネルギー準位が逆転した状態です。

http://www.cmt.phys.kyushu-u.ac.jp/virtuallab/phys/statphys/cano...

ミクロ次元での出来事でしょうから日常生活には影響ないでしょう。

id:garyo

ありがとうございます。

不思議な現象ですね。

もし発生したら何が可能になるのでしょうか?

2009/07/13 19:41:57
id:miharaseihyou No.4

miharaseihyou回答回数4453ベストアンサー獲得回数5462009/07/13 23:05:22

ポイント16pt

私は素人なんですがね。

光の波長が短く変化するのなら核融合に使えるでしょう。

 

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%B8%B8%E6%B8%A9%E6%A0%B8%E8%9E%8...

 

http://p-grp.nucleng.kyoto-u.ac.jp/fusion/index.html

 

ただし、波長を極端に短くした電子線を、調整して極小の一点に集中できれば・・・ですが。

この場合、レンズの自由度も上がると思う。

 

詳しくは専門家に頑張ってもらいましょう。

id:garyo

何の話でしょうか?

負の屈折率の物質で作ったスーパーレンズの話ですか?

http://www.nikkei-science.com/page/magazine/0610/lens.html

屈折率が正の物質でできた普通のレンズでは,回折限界という理論的限界から光の波長よりも小さな対象の画像は得られない。しかし,屈折率が負のメタマテリアルでできたレンズ「スーパーレンズ」なら,この限界を突破し,もっと微細な構造物の像を得ることができる。

2009/07/14 05:15:23
id:ttrr No.5

ttrr回答回数13ベストアンサー獲得回数42009/07/15 02:41:50

ポイント16pt

統計力学における「負の温度」に相当する状態というのは、実際に実現されて応用されていますよ。レーザーにおいては、半数以上の原子が2準位(の様な)系において高エネルギー側にいるわけです。このような分布は「反転分布」と呼ばれ、負の温度に相当します。ここに一つ光子がやってくると、これらの原子がなだれのように低いエネルギー準位へと落ちます。これが誘導放出と呼ばれる現象です。

数学的には、エントロピーのエネルギーでの微分が逆温度(温度の逆数)を与える、というのが統計力学の枠組みですが、2つしか準位がない系なんかでは、エネルギーが増すと状態数がへる、つまりエントロピーが減少するようなことが起こります。したがって温度は負になります。別に2準位系に限ったことではなく、有限の順位を持つ系ではこのような反転分布は起こり得ます。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%8D%E8%BB%A2%E5%88%86%E5%B8%8...

上記URLにおいて「実際の温度は正である」とあるのは意味不明です。「温度計で測るもの」だけを温度として認めるのなら、温度計を接触した瞬間に反転分布は壊れてしまうでしょう。分布は通常のものとなり、温度計が正の温度をさすことは明らかです。しかし、これは定義の仕方の問題であって、∂S/∂Eを逆温度と定義するのであれば、実現されているのはやはり負の温度です。

id:garyo

ありがとうございます。

2009/07/15 03:10:29
id:ttrr No.6

ttrr回答回数13ベストアンサー獲得回数42009/07/15 02:53:28

ポイント16pt

負の質量についても考えたことを書きます。これは面白い問題ですよ。

地上に負の質量をもった物質を持ってきます。この物体には、地球から重力 \vec{F}=m\vec{g}が働きます。つまり、上向きに力が働くんですね。じゃあこのとき、この負の質量をもった物体がどう運動するのかというのは、運動方程式により導かれます m\vec{a}=\vec{F}. いまFは上向きでしたね。しかし、mが負であるために、結局加速度 \vec{a}は下向きになります。つまり、負の質量をもつ物質はやはり地上に落ちる。


この現象の裏には「二つの質量」が潜んでいます。ひとつは、「静止質量」で、重力に対して力を受けるのはこいつのせいです。そしてもう一つは「慣性質量」というもので、力が働いたときの動きにくさを表しています。URLはウィキペディア「重力」

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B3%AA%E9%87%8F

さて、これらの2つの質量が等しいことは実験により相当正確に確かめられていますが、まったく自明ではありません。これらが一致するというのは実は驚くべきことで、「等価原理」としてアインシュタインの一般相対性理論の出発点にもなっています。URLはウィキペディア「等価原理」

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%AD%89%E4%BE%A1%E5%8E%9F%E7%90%8...

身近な疑問からアインシュタインへと思いを馳せるってのも、なかなか面白いですねえ。

id:garyo

ありがとうございます。

言われて見れば確かにそうですね。

2009/07/15 04:18:18
id:kuro-yo No.7

くろょ回答回数169ベストアンサー獲得回数292009/07/17 00:23:57

ポイント16pt

正の実数で表されるある物理量Xが、別の物理量Yの平方を次元として含む場合、物理量Xが負の数であるなら、虚数の物理量Yの存在が示唆される、と考える研究者もいる事はいます。

ただ、この場合、物理量Xが実は虚数の世界では物理量Yの絶対値の平方、つまり複素共役の積である可能性も示唆されるので、単純に「平方が負→虚数だ!」という事にはならないんですよね。

それはともかく、こんな小説があります:ちょっと理論面では微妙に勘違いしてるところもありますが、面白いです。

時の果てのフェブラリー―赤方偏移世界 (徳間デュアル文庫)

時の果てのフェブラリー―赤方偏移世界 (徳間デュアル文庫)

  • 作者: 山本 弘
  • 出版社/メーカー: 徳間書店
  • メディア: 単行本

P.S.(笑)

URLが必須です。本文中にURLを書いてください。

あ、はまぞうはリンクとみなされないのかっ!

山本弘のSF秘密基地

id:garyo

ありがとうございます。

ローレンツ変換と虚数時間

http://letsphysics.blog17.fc2.com/blog-entry-235.html

ローレンツ変換では時間を虚数と考えると簡単に書けるそうですね。

2009/07/17 06:23:21
  • id:ttrr
    負の物理量ではないのでコメントにしますが、ハミルトニアンに虚部を導入することによって粒子や励起状態の寿命を表すことができます。

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