グラフ表現と基準ー時と位置ー

表現したい物・伝えたい事をグラフにする。グラフ表現は解り易い伝達手段である。そこには共通の解釈上の基準が理解されているからであろう。しかし、本当にグラフ化された意味が理解されているかと言うと、疑問に思う。特に科学的な現象をグラフ化する場合、時間軸で現象の変化を表現することが多い。電気現象などは、電流波形や電力などは無意識に基準軸を時間の流れで表現する。

グラフの横軸。現象の流れは時間軸を横軸とする。考えて見れば、時間軸で表現したグラフは「抽象的」表現法なのである。『時間』は人が見る事が出来ない事象である。感覚的に時間の流れを経験的に積み上げた脳での抽象的認識に基づくものであると見られよう。流れゆく経過と言う時間は常に留まる一瞬も無い、移り変わる「現在」の連続である。時は「現在」と言う時刻の流れである。水の波を眺めれば、広い海の上の景色として目に映像が映る。その広がりの景色は「具象的」な姿である。目で観る物は「具象的」、目で観えない時間は「抽象的」だと解釈する。以前何かの記事に書いた絵である。時間と位置による、同じ波を表現した時の違いを書き表した。同じ現象を表現しても、その表現した形は違ってくる。現実世界は空間的広がりで捉える。時間的変化を普通は見る事が出来ない。『オッシロスコープ、シンクロスコープ』と言う波形観測装置がある。その観測観面には丁度ブラウン管テレビ画面のように映像を映写する。横軸に時間をとり、縦軸に現象の各時間瞬時値を描けば、時間の流れに従う波形を観測する事は出来る。科学技術の手法は本来抽象的で、観測出来ない物さえ、あたかも現実世界の観測能力があるかの如くに見せてくれる。その波形観測を日常的な生活手段にしている人は、感覚的に時間変化も具象概念と認識するのであろう。

グラフの縦軸表現。 言葉で表現するより、図形で伝える方が効率的な事が多い。だから様々な場面で、図解表現での伝達法が多くなる。しかし、その図の表現法で、伝えたい点を殊更に意識し、誇張しすぎた図に出会う事がある。縦軸のとり方で、気に成るものがある。例えば、右のグラフで、(イ)と(ロ)は同じ意味を表現している。(イ)は縦軸目盛が拡大してある。如何にも変化が大きい事を伝えたい気持からであろう。しかし、実際は(ロ)のように、全体から見た変化幅はある程度に収まっている。これはニュース番組にも見られる事であるから、見る側が注意してみなければならない。次に電気信号の表現で、注意して考えておかなければならない事例を挙げておく。特に電力技術の分野でも、注意して理解しているか危ぶまれる事ではないかと思う。

全波整流回路について考えて見よう。電源の100ボルトを直接整流して直流モーターを回すとする。その時、直流側の負荷電圧V-d は波形を観測装置で観測すれば、全波整流であるから、図の(イ)のような脈動した直流電圧となる。しかしその波形の基準である、電圧0の電位は如何なる値かと言う事を理解しておく必要がある。それは、電源の1線は必ずアースされている。図(イ)の基準値にEと記ししているが、それは次の半サイクルではアース電位ではないのである。電源電圧が正の場合は、ダイオードAとDがオンして、電源電圧Vがそのまま直流側のプラスのp点(赤い線)とマイナスのq点(青い線)に繋がる。その時のアース電位Eはq点に繋がる。次の半サイクルは、逆にダイオードBとCがオンするから、アース電位Eはプラス側のp点に繋がる。だから、負荷の直流電圧は常にプラス電圧に成って居るけれども、電源のアース電位を考えると実際の直流電圧V_dは図の(ロ)のような電位の部分を整流しているのである。負荷側の基準端子q点はアース電位でないから、機器の内部で間違ってq点をアースする事は危険なのである。実際はその危険を避けるため、必ず電気機器では電源電圧を「変圧器」を介して、アース電位を遮断している。波形を表現する場合に気を付けなければならない事があり、その事を意識して伝える必要があろう。この記事を書いた訳は、前の「雷と指数関数」での波形を考えて、その波形から、光の『光量子』のエネルギー分布を表現するに、時間軸とか空間座標表現とかの問題を理解しておく必要があると考えての事である。

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