磁界・磁気概念の本質

電気磁気学は電荷に基づく『電界』と、もう一つの『磁界』との二つの電磁気的組み合わせで解釈されている。今回は、磁界あるいは磁気と言う概念について、物理学的理論の矛盾を指摘し、その本質がどのようなものであるかを明らかにしたいと思う。結論は「磁界はエネルギーの回転流である」と言う一点にある。

1990年の秋に、磁界とは何かを明らかにしたくて手掛けた時の写真がある。それは家庭用のキャップマグネットで確認したものである(現像は1992年秋)。右の下の写真(2)は上の(1)マグネット上の砂鉄模様である。金属キャップとマグネット間に環状の砂鉄模様と、その外側に砂鉄の空隙ギャップ部が出来ている。砂鉄の欠けた円環部が何故生じるかは単に磁束概念では捉えられないと考える。ここから磁場に思い入れが始った。2007年に、日本物理学会第63回年次大会資料写真を撮った。直径6cm弱のマグネットを量販店で購入。それが右写真である。その2007/12/14(2)はマグネット上の紙の上に砂鉄を振りまいたものである。この写真は、決してマグネットの表面は均等磁場で無いことを示している。もともと磁束などが磁石の空間に実在すると解釈することそのものが、一つの便宜的な技術的導入概念なのである。だから磁石面近傍が均一な磁束分布等と考えること自身が間違っているのである。そこで、磁石の磁極表面の砂鉄分布模様が何故このように周辺部に集中した円環状になるのかに、答えなければならない訳である。そこで、2枚の磁石間のギャップで、砂鉄模様がどのようになるかを調べた。誠にお粗末な間に合わせ実験ではあるが、経費縮減、効果絶大を狙ったものである。何処かの事業仕分けの対象科学研究に比べて、意義は絶大と認識している。そのギャップ空間の磁気状態は誠に興味深いものである。間隙のギャップ長が長ければ、磁極のN,S間の砂鉄は中心付近で柱状に繋がる。その柱状砂鉄模様も基本的には、中心部でも円環状に連結した分布となる。それが2007/12/14(3)の写真である(研究データとしては稚拙であるが)。ところが、そのギャップ長を短く狭めてゆくと、砂鉄は磁石の周辺部に全部集まり、円環リングで磁石が連結される。胃カメラの様な微小レンズのカメラなら、はっきり示せるが研究費ゼロの身の上の哀しさ。後は頭で纏めるしか方法は無い。学会で発表した論題「磁力密度 f=rot(S/v)」は力の概念をも統一的に解釈するものであり、力の基本的認識はエネルギーの回転流に基づくと解釈している。力ベクトルf[N/(単位体積)]、エネルギー流S[J/s(単位面積)](ポインチングベクトル)およびエネルギー流速度v[m/s]の関係を表している。竜巻も宇宙の銀河も全て渦流でその存在を示している。(2013/02/06)現在は力の式に対して、修正したもので解釈している。修正式(dp/dt=rot S [J/m^3/s]=[N/m^2/s])で圧力の時間的変化を加味した解釈で捉えている(追記)。磁場とコイルコイル反発力の訂正話が脇に逸れてしまいました。ここで磁場エネルギー流の解釈を図に示す。マグネットのエネルギー流なお、上の図でコイルとマグネットの接近時に生じる反発力の表現で、エネルギー流に曖昧な点があることに気付いたので、訂正してエネルギー流の近接力の意味を示した。磁石の表面近傍の空間には、必ずエネルギーは実在する。磁束概念を否定しても、磁場解釈の理論などは無くても、エネルギーは確実に実在する。その実在するエネルギーを、空間の中にどのような姿として捉えるかは、それぞれの人の感性に係る問題でもある。磁石同士が強力な吸引力を呈することは誰でも子供の頃から知っている事である。空間に存在するエネルギーを捉えていないのが『現代物理学理論の欠陥』である。それが光量子のエネルギーの実態を理解できない原因になっていると思う。その具体的な視点として、ここに磁石表面のエネルギー流の様相を描いて、その意味を説明した。

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