忘却からの帰還〜Intelligent Design

Celestial Tests (天体試験)

It is alleged that the Sun and Moon exerts a gravitational pull upon the earth. Very sensitive torsion balance experiments have been conducted over a period of 24 hours, showing that experiments are not affected by external sources as to cause a violation of the equivalence principle. External gravity sources, such as from the Sun, are unable be felt.

Torsion Balance Tests - Celestial Variations in G - The gravitational effects from the Sun are unable to be detected in laboratory experiments

Tides - The workings of the tides appear unrelated to the the Moon

太陽と月が地球に引力を及ぼすと言われている。非常に敏感なねじり天秤実験が24時間にわたって実施されており、実験が等価原理の逸脱を引き起こすような外部ソースの影響を受けていないことを示している。 太陽などの外部重力源は感知できない。

ねじり天秤テスト (天体による重力変位) 太陽からの重力効果は実験室の実験では検出できない。

潮汐の働きは月とは無関係に見える。

[ Flat Earth Society: "Variation in Gravity" ]

• Eötvös実験(1964)
  地球が自転していることを利用して、慣性質量と重力質量が等しいことを示した実験
• Roll-Krotkov-Dicke実験(1984)
  金の質量がアルミニウムの質量よりも大きな太陽重力加速度を経験するかどうかを確認するために設計された。
• Eöt-Wash実験(1986)
  第5の力が存在しないことを示した実験

The EÖtvÖs experiment, as it has become known, is a modified Caven-dish-style torsion balance experiment which uses the rotation of the Earth to determine the equality of inertial masses. The key idea is to orientate the arm of the torsion balance in an East-West direction (see figure 4.12) and to sus-pend from the ends of the beam two identical gravitational masses. Since the Earth is spinning (as we shall see in the next chapter) the masses on the tor-sion balance are subject to two forces. The first is the gravitational force due to the Earth, but this, recall, will be equal by the design of the experiment. The second force is due to the Earth's spin — a centripetal force, the details of which will be discussed in Chapter 5. Now, if the centripetal force on the steel ball bearing (say) was greater than that on the wooden sphere, the bal-ance arm would tip, and this would indicate that their inertial masses were different. If this imbalance was truly present then the arm would also rotate slightly until the torsional force in the suspension wire matched the difference in the centripetal forces acting upon the two masses. The reason behind this rotation will be explained in the next chapter, but for the moment the key point is that the small angular twist in the suspension wire is something that can be measured. In a series of experiments EÖtvÖs was able to show that the inertial and gravitational masses of materials such as tallow, copper, asbestos, water, wood, magnalium and copper sulfate were the same to a precision of 5 parts in one billion. A refined, modem day version of the EÖtvÖs experiment has improved upon this accuracy and finds that the inertial and gravitational masses of copper (Cu) and beryllium (Be) are the same to a precision of one part in 100 billion.

Eötvösの実験は、知られるように、地球の自転を使用して慣性質量の同等性を決定する、修正されたCavendishスタイルのねじり天秤実験である。重要なアイデアは、ねじり天秤のアームを東西方向に向け（図4.12を参照）、ビームの端から2つの同一の重力質量を吊り下げることである。地球は自転しているので（次の章で見るように）、ねじりバランスの質量は2つの力を受ける。 1つ目は地球による重力だが、これは実験計画法によって等しくなることを思い出そう。 2番目の力は、地球の自転によるものである。求心力の詳細については、第5章で説明する。ここで、鋼球ベアリングの求心力（たとえば）が木製の球の求心力よりも大きかった場合、バル-アンスアームが傾くだろう、そしてこれはそれらの慣性質量が異なっていたことを示す。この不均衡が本当に存在する場合、サスペンションワイヤーのねじり力が、2つの質量に作用する求心力の差と一致するまで、アームもわずかに回転する。この回転の背後にある理由は次の章で説明するが、今のところ重要な点は、サスペンションワイヤーの小さな角度のねじれが測定できるものであるということだ。一連の実験で、EÖtvÖsは、獣脂、銅、アスベスト、水、木材、マグナリウム、硫酸銅などの材料の慣性質量と重力質量が、10億分の5の精度で同じであることを示せた。 EÖtvÖs実験の洗練された現代版は、この精度を改善し、銅（Cu）とベリリウム（Be）の慣性質量と重力質量が1,000億分の1の精度で同じであることを発見した。


Figure 4.12. The EstitvOs experiment is designed to test the equivalence of the inertial and gravitational mass. In the arrangement shown here the two masses are assumed to be made of copper (Cu) and Beryllium (Be), and the diagram illustrates the situation (see the block arrows) where the centripetal force on the beryllium mass is greater than that on the copper mass. With one mass being higher than the other, a small difference in the centripetal acceleration will result and this will cause the balance arm to twist.

図4.12 Eötvös実験は、慣性質量と重力質量の同等性をテストするように設計されている。ここに示す配置では、2つの質量は銅（Cu）とベリリウム（Be）でできていると想定されており、図はベリリウム質量に対する求心力がベリリウム質量に対する求心力よりも大きい状況を示している（ブロック矢印を参照）。銅の塊。一方の質量がもう一方の質量よりも大きい場合、求心加速度にわずかな差が生じ、これによりバランスアームがねじれる。

[ Martin Beech: "The Pendulum Paradigm: Variations on a Theme and the Measure of Heaven and Earth", Universal-Publishers, 2014, p.176 ]

Torsion balance experiments, such as the Eötvös experiment, are so-called null experiments in that they balance the acceleration of one body against that of another and look for small departures from equilibrium: the idea of the Eötvös experiment being that if the weak equivalence principle is true then nothing should happen. A dynamic version of the Eötvös experi-ment, however, was developed at Princeton University in the mid-1960s by a group of researchers under the directorship of by Robert H. Dicke. In the Princeton experiment the balance arm was orientated in a North-South direc-tion (figure 4.13), and the idea was to see if a difference in the Sun's gravita-tional influence on the suspended masses could be detected. Specifically, as the Earth spins on its axis any difference between the Sun's gravitational interaction with the two masses will result in a 24 hour modulation, or oscilla-tion, in the orientation of the balance arm as seen in the laboratory. The Princeton group found no modulation in the torsion balance orientation, and concluded that the Sun's gravitational acceleration on identical aluminum and gold masses was the same to one part in one hundred billion.

Eötvös実験などのねじり天秤実験は、ある物体の加速度と別の物体の加速度のバランスを取り、平衡からのわずかな逸脱を探すという点で、いわゆる帰無実験である。Eötvös実験の考え方は、弱い等価原理の場合である。真の場合、何も起こらないはずである。しかし、Eötvös実験の動的バージョンは、1960年代半ばに、Robert H.Dickeの監督下にある研究者グループによってプリンストン大学で開発された。プリンストンの実験では、天びんの腕は南北方向に向けられており（図4.13）、吊り下げられた質量に対する太陽の重力の影響の違いを検出できるかどうかを確認するというアイデアだった。具体的には、地球がその軸を中心に回転するとき、太陽と2つの質量との重力相互作用の違いにより、実験室で見られるように、バランスアームの向きが24時間変調または振動する。プリンストングループは、ねじり天秤の向きに変調がないことを発見し、同一質量のアルミニウムと金での太陽の重力加速度は、1,000億分の1に等しいと結論付けた。

The two experiments described in this section are dependent upon know-ing that the Earth spins and that this spin results in the generation of observ-able accelerations. In our modem world it is hard to imagine that the Earth doesn't spin — indeed, we have been told this fact throughout our lives. But how do we really know that during the course of the day it is the Earth that is spinning from West to East that produces the motion of the Sun through the sky, rather than the Sun moving from East to West around a stationary Earth? It is not an obvious observation which motion is true, at least to our human senses, and while Copernicus could argue in 1543 that the Earth was in motion about the Sun and also spinning on its axis, he had absolutely no demonstrable proof of his conjecture. The definitive, experimental verifica-tion that the Earth must be spinning was presented in 1851 (more than 300 years after the publication of Copernicus's text) and yes, you guessed it, as we shall see in the next chapter, at the heart of the experiment was the mighty pendulum.

このセクションで説明する2つの実験は、地球が自転し、この自転が観測可能な加速度を生成するを知っていることに基づいている。我々の現代の世界では、地球が自転しないことを想像するのは難しい。実際、我々は自分たちの生活を通してこの事実を知らされてきた。しかし、太陽が静止した地球の周りを東から西に移動するのではなく、日中に西から東に回転しているのが地球であり、空を通過する太陽の動きを生み出すことをどうやって本当に知ることができるだろうか？ 少なくとも我々の人間の感覚では、どの運動が真実であるかは明らかな観察ではない。コペルニクスは1543年に地球が太陽の周りを動き、その軸を中心に回転していると主張できたが、彼の推測の実証可能な証拠はまったくなかった。 地球が自転しているに違いないという決定的な実験的検証は、1851年（コペルニクスのテキストの出版から300年以上後）に提示された。それは、次の章で見るように、実験は強力な振り子だった。


Figure 4.13. The Roll-Krotkov-Dicke experiment was designed to see if a gold (Au) mass experiences a greater solar gravitational acceleration than an aluminum (Al) mass.

図4.13 Roll-Krotkov-Dicke実験は、金（Au）の質量がアルミニウム（Al）の質量よりも大きな太陽重力加速度を経験するかどうかを確認するために設計された。

[ Martin Beech: "The Pendulum Paradigm: Variations on a Theme and the Measure of Heaven and Earth", Universal-Publishers, 2014, p.176 ]

In this episode we will examine a case of the refutation of a hypothesis, but only after a disagreement between experimental results was resolved. The “Fifth Force” was a proposed modification of Newton’s Law of Universal Gravitation. The initial experiments gave conflicting results: one supported the existence of the Fifth Force whereas the other regued against it. After numerous repetitions of the experiment, the discord was resolved and a consensus reached that the Fifth Force did not exist. A reanalysis of the original Eötvös experiment[1] by Fischbach and his collaborators (1986) had shown a suggestive deviation from the law of gravity. The Fifth Force, in contrast to the famous Galileo experiment, depended on the composition of the objects. Thus, the Fifth Force between a copper mass and an aluminum mass would differ from that between a copper mass and a lead mass. Fischbach and collaborators also suggested modifying the gravitational potential between two masses from
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The second experiment, by the whimsically named Eöt-Wash group, was also designed to look for a substance-dependent, intermediate range force (Raab 1987; Stubbs et al. 1987). The apparatus was located on a hillside on the University of Washington campus, in Seattle (Figure 10). If the hill attracted the copper and beryllium bodies differently, then the torsion pendulum would experience a net torque. This torque could be observed by measuring shifts in the equilibrium angle of the torsion pendulum as the pendulum was moved relative to a fixed geophysical point. Their experimental results are shown in Figure 11. The theoretical curves were calculated with the assumed values of 0.01 and 100m, for the Fifth Force parameters α and λ, respectively. These were the best values for the parameters at the time. There is no evidence for such a Fifth Force in this experiment.

The problem was, however, that both experiments appeared to be carefully done, with no apparent mistakes in either experiment. Ultimately, the discord between Thieberger’s result and that of the Eöt-Wash group was resolved by an overwhelming preponderance of evidence in favor of the Eöt-Wash result (The issue was actually more complex. There were also discordant results on the distance dependence of the Fifth Force. For details see Franklin (1993; 1995a)). The subsequent history is an illustration of one way in which the scientific community deals with conflicting experimental evidence. Rather than making an immediate decision as to which were the valid results, this seemed extremely difficult to do on methodological or epistemological grounds, the community chose to await further measurements and analysis before coming to any conclusion about the evidence. The torsion-balance experiments of Eöt-Wash were repeated by others including (Cowsik et al. 1988; Fitch, Isaila and Palmer 1988; Adelberger 1989; Bennett 1989; Newman, Graham and Nelson 1989; Stubbs et al. 1989; Cowsik et al. 1990; Nelson, Graham and Newman 1990). These repetitions, in different locations and using different substances, gave consistently negative results. In addition, Bizzeti and collaborators (1989a; 1989b), using a float apparatus similar to that of Thieberger, also obtained results showing no evidence of a Fifth Force. There is, in fact, no explanation of either Thieberger’s original, presumably incorrect, results. The scientific community has chosen, I believe quite reasonably, to regard the preponderance of negative results as conclusive.[2] Experiment had shown that there is no Fifth Force.

このエピソードでは、仮説の反駁の事例を検討するが、実験結果間の不一致が解決された後についてのみである。 「第5の力」は、ニュートンの万有引力の法則の修正案だった。最初の実験は相反する結果をもたらした。1つは第5の力の存在を支持し、もう1つはそれに否定した。 実験を何度も繰り返した後、不和は解決され、第5の力は存在しないというコンセンサスが得られた。Fischbackと共同研究者（1986）による最初のEötvös実験の再分析は、重力の法則からの示唆的な逸脱を示した。有名なガリレオの実験とは対照的に、第5の力は物体の構成に依存する。したがって、銅の質量とアルミニウムの質量の間の第5の力は、銅の質量と鉛の質量の間の第5の力とは異なる。Fischbackと共同研究者はまた、2つの質量間の重力ポテンシャルを修正することを提唱した。
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気まぐれに名付けられたEöt-Washグループによる2番目の実験も、物質依存の中距離力を探すように設計された(Raab 1987; Stubbs et al.1987)。この装置は、シアトルのUniversity of Washingtonのキャンパスの丘の中腹にあった(図10)。丘陵が銅とベリリウムの物体を異なる方法で引き付けた場合、ねじり振り子は正味のトルクを経験する。このトルクは、振り子が固定された地球物理学的点に対して移動したときのねじり振り子の平衡角度のシフトを測定することによって観察できる。それらの実験結果を図11に示します。理論曲線は、第5の力のパラメーターαとλについて、それぞれ0.01と100mの仮定値で計算されなかった。これらは、当時のパラメーターの最良の値だった。この実験では、そのような第5の力の証拠はない。



ただし、問題は、どちらの実験でも明らかな間違いがなく、両方の実験が慎重に行われたように見えることだった。最終的に、Thiebergerの結果とEöt-Washグループの結果との間の不一致は、Eöt-Washの結果を支持する圧倒的な証拠の優勢によって解決された（問題は実際にはより複雑だった。また、第5の力。詳細については、Franklin (1993; 1995a)参照。その後の歴史は、科学界が相反する実験的証拠に対処する1つの方法を示している。どちらが有効な結果であるかを即座に決定するのではなく、これを方法論的または認識論的理由で行うのは非常に難しいように思われ、コミュニティは証拠について結論を出す前にさらなる測定と分析を待つことを選択した。 Eöt-Washのねじり天秤実験は、(Cowsik et al. 1988; Fitch, Isaila and Palmer 1988; Adelberger 1989; Bennett 1989; Newman, Graham and Nelson 1989; Stubbs et al. 1989; Cowsik et al. 1990; Nelson, Graham and Newman 1990)などにより再現された。さまざまな場所でさまざまな物質を使用したこれらの繰り返しは、一貫して否定的な結果をもたらした。さらに、Bizzetiと共同研究者(1989a; 1989b)は、Thiebergerと同様のフロート装置を使用して、第5の力の証拠を示さない結果を得た。実際、Thiebergerの元の、おそらく正しくない結果の説明はない。科学界は、否定的な結果の優勢を決定的なものと見なすことをかなり合理的に信じている。実験は、第5の力がないことを示した。


Fischbach, E., S. Aronson, C. Talmadge, et al., 1986. “Reanalysis of the Eötvös Experiment”, Physical Review Letters, 56: 3–6.(PDF)

[ "Supplement to Experiment in Physics: Appendix 4: The Fall of the Fifth Force" ]

• 重力と自転
  • 地球平板説の地球のサイズ
  • 円板のつくる重力
  • 普遍加速
  • Davisモデル
  • コリオリ力
  • フーコーの振り子
  • 天体による重力変位
  • 潮汐
  • 高度による重力変位
  • 地下質量による重力変位
• 太陽光
• 陰謀論