主な違い – 重力と磁気の違い

重力と磁性は、自然界に存在する2種類の基本的な相互作用です。

磁性は、最も弱い相互作用である重力に比べ、非常に強い相互作用です。

重力は常に引力的な相互作用です。

磁気の場合は、引力と斥力の両方の相互作用が可能である。

重力と磁気の主な違いは、重力が質量による時空の湾曲の結果であるのに対し、磁気が荷電粒子やある種の物質の移動によって生じることである。

重力は物質と反物質の両方に共通する性質です。

しかし、磁性は動いている荷電粒子や磁性体の特殊な性質です。

重力と磁気の間には、他にも多くの違いがあります。

この記事では、それらの違いについて理解を深めていただくことを試みています。

重力とは何か

現代物理学では、重力または重力相互作用は4つの基本的な相互作用のうちの1つです。

重力は新しい概念ではなく、ガリレオ・ガリレイやアリストテレスを含む何人かの科学者や哲学者が重力の説明や研究を試みている。

やがて、イギリスの偉大な科学者であるアイザック・ニュートンが重力の理論を開発し、大きな成功を収めた。

ニュートンの理論は、一般に「ニュートンの重力理論」と呼ばれ、「質量を持つすべての物体は、重力によって他のすべての物体を引き寄せる」とするものです。

彼の理論によると、他の物体との相互作用によって物体に及ぼされる重力は、2つの質量の積に正比例し、2つの物体間の距離の二乗に反比例する。

これは通常、F = GMm/r2 で表される。

F は重力、G は万有引力定数、r は2つの物体間の距離、M と m は2つの物体の質量です。

ニュートンは、自分の理論が宇宙のあらゆる重力相互作用を説明できる普遍的な理論であると考えていた。

しかし、20世紀になって、ニュートンの重力理論では説明できない天文現象が観測されるようになった。

ニュートンの重力理論は、あまり正確な万有引力理論ではない。

高重力の問題を解くと、その解が絶対値から大きくずれてしまうのだ。

しかし、ニュートンの理論は、低重力現象に用いるには十分な精度を有している。

1916年、アインシュタインの一般相対性理論が物理学の新時代を切り開いた。

彼の理論によると、重力は力ではなく、物質によって引き起こされる時空の湾曲の結果です。

重力相互作用は、4つの基本的な相互作用のうち最も弱い相互作用です。

短距離では効果がない。

重力の相互作用の媒介となる粒子は、”重力子 “と呼ばれる質量のない粒子です。

アインシュタインの重力理論は非常に成功しており、宇宙の非常に複雑な重力現象を説明するのに使うことさえできる。

いずれにせよ、アインシュタイン重力理論は、法則的な重力の応用を扱う場合には、ニュートンの理論に近似している。

磁性とは何か？

磁性は、ある物質と動いている荷電粒子によって引き起こされる物理現象です。

磁性とは、簡単に言えば、ある物質と動いている荷電粒子とが電磁気的な相互作用によって引き起こされる現象です。

つまり、磁気の媒介粒子は光子です。

磁気の発生源は2種類あります。

移動する荷電粒子と磁性体です。

最も一般的な動く荷電粒子は電子です。

電流は動く電子の洪水です。

そのため、電流はその周囲に磁場を発生させることができます。

この性質は、電磁石など多くの用途に利用されています。

電磁石は、コイルに電流を流すことで磁界を発生させる磁石です。

磁場を発生させる材料を磁性材料という。

通常、原子の電子は、1個の電子がスピンアップ、もう1個の電子がスピンダウンしており、ペアになっている。

そのため、ペアによる正味の磁気効果は打ち消される。

しかし、ある物質では、原子の中に不対電子が含まれています。

その不対電子が磁気を発生させるのです。

通常、磁性体は、その磁気的性質（外部磁場に対する応答性、固有磁気モーメント）によって3つのグループに分類される。

反磁性体、常磁性体、強磁性体です。

反磁性体は強い磁界にほとんど反発せず、常磁性体は強い磁界にほとんど引き寄せられない。

しかし、鉄のような強磁性体は外部磁界に強く引きつけられる。

ニッケルやコバルトのように、一度磁気を帯びると長い間その磁気を保つことができる物質もあります。

そのため、永久磁石と呼ばれる。

参考

重力と磁気の違い

ソース

重力。

質量は重力の源です。

磁性。

動く荷電粒子と磁性体が磁気の発生源です。

相互作用の性質

重力。

重力は常に引力的な相互作用です。

磁性。

同極（南極、北極）は反発する。

しかし、反対極（南極-北極）は引き合う。

相互作用の相対的な強さ。

重力。

重力相互作用は非常に弱い。

磁気。

磁気は重力に比べ非常に強い。

媒介粒子

重力。

グラビトンは、相互作用の原因となる媒介粒子。

磁性。

フォトンは相互作用の媒介粒子。

極

重力。

重力に極はない。

Magnetism: South and North poles.

“A magnetic quadrupole” by K. Aainsqatsi at English Wikipedia – 元々は英語版ウィキペディアにアップロードされたもので、（パブリックドメイン）via Commons Wikimedia

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