E＝mc²を別の角度から考えてみた。

E＝mc²は、あまりに有名なエネルギーと質量の同等式です。

だが、質量mは、どのように量られるのでしょう。

　大抵は、秤を使いますね。

　秤は、物の重さや質量を測定する器具、あるいは道具ですから。

秤は、一般的に秤には天秤ばかりとばねばかりの二つに分けられます。

そもそも両者は「何を測るか」が異なるのです。

天秤ばかりはてこと重りを利用することで、重力の大きさに影響されずに「質量」を測定するものです。

ばねばかりはばねの伸び具合、つまり弾性によって「重さ」を測定するものです。

質量とは、物体の動かし難さや重さの度合いを表す量のことです。

質量という概念の内容や定義は、動力学、力学の歴史とともに推移してきています。

物理学的には厳密には、動かし難さから定義される慣性質量(inertial mass)と、万有引力による重さの度合いとして定義される重力質量(gravitational mass)の2種類の定義があります。

　現在の物理学では、慣性質量と重力質量は、等価とされていますね。

重さとは実はその物体にかかる重力のことであって、月面では重力が地球上の約1/6になるということです。

一方、質量はその物体を特徴付ける量であって、同じ物体である限りは変わりません。

重力は万有引力とも言うが、二つの物体間に働く引力であり、その二つの間の距離とそれぞれの物体の性質とに応じて働く力です。

この重力を決定する性質を、「質量」と呼びます。

だが、考えてみましょう。

天秤ばかりは、釣合によって、質量を測定するものであるから、重力の大きさに影響されないと言うのは、本当でしょうか。

　重りは、なぜてこを押し下げたり引き下げたりできるか、ですね。

　重力が引いているから、でしょ。

つまり、天秤ばかりは重力がないところでは使えないでしょ。

　重力の大きさに影響されないの、重力のある場合だけということですね。

言い換えれば、天秤ばかりは重力質量を測定していることになりますね。

一方、ばねばかりは、ばねの伸び具合を見て、重さを知るわけです。

　弾性は、重力の大きさに左右されないでしょ。

つまり、ばねばかりは重力のない場合でも使えますね。

　重力の大きさに左右されないのは、重力のない場合も含むことになりますね。

言い換えれば、ばねばかりは慣性質量を測定していることになりますね。

　重力と加速度は、区別出来ないのでしたね。

綱引きで力が拮抗していると、綱は動かないでしょ。

仮に拮抗した状態で、一方をばねばかりに置き換えてみましょう。

すると、引いている力をばねばかりの目盛で重さに換算できることになります。

では、拮抗した綱引きの一方を滑車で方向を曲げ、重りを下げたらどうなるでしょう。

　今度は、重りの重さで引いている力を測定できますね。

　綱引きは、体重で男性チームに負けている女性チームでも、テクニックで勝てますよね。

体重で負けているはずの女性チームが、男性チームに互角な場合、釣り合っているのは力であって体重ではないですよね。

　天秤ばかりでも、ばねばかりでも、測定されているのは引いたり押したりしている力、エネルギーの大きさなのですね。

だから、無重力下でもばねばかりで重さを量れるわけですよ。

　慣性質量とは動かしにくさであるということは、動かすのに必要な力の大きさを測定していることでもある。

E＝mc²の質量mも、エネルギーの大きさと考えても良いのではないでしょうか。

　動かすのに必要な力の大きさが、質量mの意味というわけですね。

この式は、変形するとこうなります。

m＝E/c²

質量とは光のエネルギーの一部の大きさのことである、という意味にとれないでしょうか。

そして、光速度cが光の運動エネルギーであるなら、c²は光のポテンシャルエネルギーではないでしょうか。

当然、エネルギーEもまた、ポテンシャルエネルギーであり、質量mもまた、ポテンシャルエネルギーと見るのが自然でしょ。

波は波長が短いほど、進行速度は遅くなります。

　同じエネルギー量でも、進行速度により多く分配するか、波長により多く分配するかで、違うわけですね。

エネルギー保存則から、当たり前に出てくる結果ですよね。

エネルギー総量は、運動エネルギーとポテンシャルエネルギーの和で、求められます。

そう考えたら、こう言えませんか。

m＝E/c²のc²は、波のエネルギーv²で一般化できるはずでしょ。

災害対策で、波のエネルギーを計算する式にも応用可能ではないでしょうか。

　津波の膨大なエネルギーも、極端に波長が短い波が持続的に押し寄せた結果として計算可能かも知れないということですか。

　船を転覆させたり、堤防を破壊する、波の強さも数値化が出来るかも知れないと。

あるいは、衝撃波にも応用できるとみても、面白いかもしれないですね。