カテゴリー別アーカイブ: エネルギー論

光は何を語るか

光は何も語らない。光子の概念(考えない物理学)?の具体例とした。

自然の実像を世界に示す手段は、その究極は光だ。他に何もない。

人も光によって、世界を観る。

しかし、その光を見ることはできない。光がどの様な姿かを見られない。

その訳は、光が『エネルギー』だからだ。

『エネルギー』は見ることの出来ない世界構成の素原なのだ。心の機能も『エネルギー』が支配している世界だ。『エネルギー』の瞬時波形が観測できれば、心をみることはができるかも知れないが。水素を構成する『エネルギー』も見る事はできない。光は一波長の縦波分で、既に基本的『エネルギー』の空間分布量となっている。光の正体 (2018/01/25)。

光変換の秘め事  色の世界を尋ねて (2012/01/30) より。Digital Audio DISC 面の反射光。(2012年盤)。

光と色彩について、最初の記事は、2010年の光束[lm(ルーメン)]と比視感度 (2010/11/25) と眼球の光ファイバーと色覚 (2011/11/28) であった。

上の蛍光灯光源。鏡に映せば、右図の様な蛍光灯が写る。この鏡の代わりに、DISC面に映すと、光変換の秘め事の三原色の分光になる。DISC面がプリズム効果を演出している。しかもその像は一般的な、平面の反射光とは違う。なお、ブルーレイディスク面に反射させると、何も反射光が見えない。

光変換の秘め事。改めて、この反射光が、光と言う物理量『エネルギー』の自然現象を認識するに極めて重要な点を提示していると考える。その意味を考えた。

眼で見る像とカメラの写像とは同じものだ。この光の像は、平面像ではなく茫洋とした通常の視界では経験し得ないものだ。DISC面からの反射光が立体的な奥行きのある体積の空間からの様々の光路の集合光を捉える結果の視界の像となっているからである。しかも左右が反転した反射像である。

別に、歌手のCD盤で確認したのが次である。

分散像1.DISC面での反射光を確認する。すると右の様なものになった。盤の中心部に光源の反射像が在る。分散光の色模様も、青、緑、黄そして赤と、(2012年盤)とは異なる。この像は光源とDISC面との角度が分かり易い。蛍光灯ランプは正反射像だ。分散模様は反射角度が違う。DISC面は平面であるのに、分散光は反射の角度が違う事を示している。その訳が光と色彩の意味を理解する鍵である。光の干渉と言う解説がある。光を波長で解説しているが、何故波長がこのような分散光に成るかの物理的現象の訳には成っていない。それは伝統的解釈手法でしかなく、原理の解説になど成っていない。誰も原理として納得できないと思う。CDの溝内の反射による分光がこの現象の物理的理由である。溝内には溶剤で満たされていよう。その溶剤内での光の屈折により、波長で反射角度に違いが生じる結果としてプリズム効果が表れるのだ。

分散像2.同じCD面の角度を変えて、捉えて見た。何層にも成って、波長の違う反射面が重なって現れた。干渉光の解釈でこの反射像の説明が付くだろうか。CDディスク面の構造を検索で調べると、ポリカーボネートと色素材が反射面のAlの突起を覆っているようだ。その構造では、内部でのColor cell 内の屈折と反射による分散光の解釈も成り立たないように思う。反射面の突起構造がどの様な光の反射に分散模様を生み出すかがこの反射像を見て、分からなくなった。ポリカーボネートと色素材が光の屈折、分散の主原因である事には間違いない。その分光がどの様な面での反射に因るか、反射面の突起構造との関係を考えると、残念ながらその訳を説明できない。日常生活からの単純な疑問でもあるから、物理学教育で光の研究を御専門にされている方に御解説をお願いしたい。

波はエネルギー流

『エネルギー』を伴わない波は無い。

電磁波、水面波、津波(海洋伝播の波)そして光。全て『エネルギー』の縦波である。この『エネルギー』の流れは運動エネルギーのような質量の運動速度によるエネルギーの流れは伴わない。質量が流れない、『エネルギー』が進行方向に流れる現象が縦波という意味だ。水や弦等の波は、波源から『エネルギー』が質量の空間媒体を利用して伝播する現象の『縦波』だ。電磁波や、光は真空空間を伝播する『エネルギー』そのものの縦波だ。

しかし、物理学理論ではその『エネルギー』を認識していない。

雨粒と波紋 (2019/07/04) の記事の波紋が右だ。雨粒が水面で踊っている。水とは別物の様に、白い塊となって上下運動をしている。水面の表面張力と雨粒の表面張力との不思議な関係が織りなす現象である。

この状況も一つの自然現象の姿を示している。この物理現象を理数的に解説し、表式化しようとすればとても難しかろう。

ピンポン玉の中に半分の水を満たして、上から落下でもさせれば、こんな波紋ができるかも知れない。アルキメデスの浮力との兼ね合いで。

その球が水面に落下する時の速度で、その球の運動エネルギーは計算できる。『エネルギー保存則』と言う有り難い物理原理が認識されている。

さてそのとき水面にできる波紋は、物理学の教育で教える『横波』で説明することで、自然現象の論理に適合すると考えるのでしょうか。

物理学教育では全く『エネルギー』と言う概念は無視される。只水面の水が上下に運動するだけと殊更強調して教える。これが『横波』の物理現象と❣決して『エネルギー』の言葉は出てこない。

水面に波は生じて『エネルギー』が関わらないとは、物理学とは一体何なんだ!

だから、スマホで電磁波を幾ら放射して、電池が切れても、電磁波には『エネルギー』が全く関わらなくて済む現代物理学理論なんだね?NHKの放送電波の電力が300[kW]でも、電磁波には『エネルギー』の放射が無くても良い電気磁気学理論なんだね?

当然、『光』も『エネルギー』の縦波だ等とは認識できない訳ですね。

日本物理学会、2011年秋季大会(富山大学)、所属歴無しの不可解❓と?で発表できなかった。

24pRF-3  波はエネルギー流 講演概要集 66-2-2. p.369. (2009.9.23)

にパラボラアンテナ面での電磁波の『エネルギー縦波現象』を解説してある。(横波でどのような解釈ができるのだろうか?電気磁気学担当の先生から是非お示し頂きたい。)

視力とビタミン

2012年に白内障の手術をして頂いた。お陰様で、視力も回復し特に支障なく生活できる。

ブルーベリージャムと視力の関係が気になったので、疑問を述べる。

白内障はレンズが濁る為に視力が落ちるのかと理解している。手術はそのレンズに相当する部分を入れ替えるようだ。レンズと言っても、ガラスと違い、それはタンパク質の様なものと思う。

その手術後、暫くしてから、視力の低下を感じた。ブログ記事(眼球の光ファイバーと色覚)に、有り難いお医者さんからのコメントを頂いた。黄斑にオプシンと言うレセプターを持つ細胞があり、そのビタミンAの形を光が変える。その結果神経細胞に信号が流れ、色覚を脳が認識する。と言うようなご説明と理解した。

その説明を受けて、少しは効果が有るかと、朝食のパンにブルーベリージャムを使うことにした。それまでのイチゴジャムに変えて。

もう5年以上は続けているだろう。前に心配した視力の衰えが感じられなくなった。先生が仰ったビタミンAの効果がブルーベリージャムの御蔭ではないかと感謝している。光ファイバーの終端部の『黄斑』が人の、あるいは生物の視覚の要となっていると強く思うと同時に、色彩の赤、緑、青の波長に感応する細胞の形状変化と言う空間構造の物理的現象と光の正体 (2018/01/25)の関係が納得できた。分子結合と言う空間構造変化と光の関係から、『エネルギー』放射現象との意味で納得でき、色覚の生理現象の原理の一端が垣間見られた感じがする。原子、分子の化学変化には必ず『エネルギー』の放射や吸収が伴う事から、感覚的なものではあるが、納得できる。『結合エネルギー』と言う言い方でもあろう。燃料電池も同じ意味であろう。

光の波長変換現象はその対象の空間構造がその原因である。揚羽蝶やクジャクの極彩色の色模様はすべて、その羽根の空間構造が生み出す現象である。光には本来色は無い。光と色彩の謎をどう解釈するかは光の『エネルギー』をどの様な物理的な認識に在るかに掛かっている。絵具も顔料も、その色はすべてその物質の空間構造が生み出す物理現象である。

空間構造とエネルギー

やはり空間の『エネルギー』だ。

それにしても物理学理論や地球物理学は何処か矛盾の闇の世界に観える。残念ながら、その根本的な原因が、専門家の表明する文章・お話での専門学術用語の検証不可能性とその真偽が日常生活に経済的損害を与えない空想物語である事にある。雷論は、雲の上昇氷の摩擦で、何原子が基になってプラスとマイナスの『電荷』に電離するか?氷分子のイオン化なのか極めて曖昧でも、自由に大量の『電荷』と言う便利学術用語が駆使可能で、何方も経済的損害を受けないから異論を挟まず御自由にお唱え可能だ。『電荷』と言う魔術的学術用語は誰も批判できない、原子の内部構造を決して誰も確認できない安全圏の御説だから。山の頂上でも、柱状節理がメリケン粉の振動説でも批判もされないから御自由にお唱え可能だ。磁束が自然界にある訳でもないのに、磁気の本質が何かの深い物理学理論での解釈が曖昧だから、地球が逆転したような「何とかニヤン」が地球的お話になる。電荷間の力の矛盾論 (2021/05/11) にも、どう考えても物理学理論が自然世界を真剣に見つめようとする心からの解釈論には見えない事を述べた。ただ過去の解釈論を無意識的に継承しているに過ぎない。それぞれの物理学理論などは、大学などの高等学術機関の研究室で、その専門的高等特殊理論の伝統を引き継ぎ、将来に亘ってその分野での専門家としての権威を継承する道が整えられる。生活が保障される。その学術理論に異を唱えれば、即刻その専門家としての社会的役割は終了する。科学理論とは極めて非論理的で、保守的な学術の専門性をその背景に秘めているのだ。科学理論の自然世界に広く適応可能な統合的完全性を求めるなら、少なくとも二つ以上の異なる分野の研究の経験が望ましい。一つは科学技術の分野の具体的経験と感覚。空間的『エネルギー』の実在性を認識する経験。

現代物理学理論には、運動エネルギーや位置エネルギーは良く教科書でも取り上げられて、誰でも理解している。しかし空間に実在する『エネルギー』と言う物理量の認識が無いようだ。それは空間の構造を余り意識していないからと思う。

その根底には、抽象的解釈論(理数学的)と具象的解釈論(空間像認識)の違いが在る。

真空透磁率  μo[H/m] と真空誘電率 εo[F/m] 。現代物理学、自然科学あるいは自然哲学、それらのとても専門的な高度のお話に「時空論」があるように思う。それらは遠い宇宙から、過去未来の時間を超えた壮大なお話になる。それに対して、μo[H/m]、 εo[F/m]等の手元の電気回路論などの身近な空間の意味など、余り意識されていないようだ。しかし、光の『エネルギー』の伝播する空間を、科学的な意味で解釈しようとすれば、何かその空間の解釈概念が必要になる。最低でも、その透磁率と誘電率位は空間構造の解釈の基礎に据えたい。

電力工学では、空間が保有し得る『エネルギー』には限界が在ると認識している。と思っているのは自分だけなのか?その空間の意味は電界で定義し、1cm当たり30kVを一つの目安にする。それ以上の電気的ストレスを空間に掛けると、火花放電やコロナ放電を起こし、空間が絶縁機能を失う。この空間は空気の事で、空気その物の中の物理的状態の問題なのだ。『電荷』説では、その空気の『電荷』を論じている訳ではない。『電荷』そのものが火花を散らす論説ではない筈だ。『電荷』は専門的雷の御説の解釈依存概念としてお借りする間接的学術用語でしかない。火花に成るのは空間の空気なのだ。専門家は火花の話で、『電荷』などその後にどうなろうとその意味など意識に無いのだ。『電荷』が光になる訳を説明など決してしない。存在しない『電荷』が『光』に化ける、化学変化の物理学的論拠も無いから説明など出来る訳がないのだ。それでも科学学術雑誌に載れば、とても専門的風格の誰もが異論を唱えようが無い雷論となる。火花放電現象は空気の絶縁破壊現象だ。完全な真空空間なら火花放電は起き難い。具体的なプラスの『電荷』がどの様なものか、『陽子』か『水蒸気イオン』あるいは『酸素イオン』か等は全く分らなくても、何でも良いのだ。『電荷』が『雷光』に変換される原理の為の量子力学も無いようだから。

その事の意味を、『電荷』や『電子』で考えるべきか、あるいは『エネルギー』で解釈すべきかを問うのである。その為の空間構造の例を提起して考えよう。

空間構造例。

何も難しいものではないが、余り意識しない空間構造の電気現象解釈かも知れない。直流電圧を2枚の円盤間の空間と2本の円環リング間の空間に掛けるだけでしかない。

(1)円盤。これは誰でもコンデンサと理解できよう。

(2)リング。何の役にも立たないだろうが、一応電圧を掛ければ電気回路である。この回路(?)を取り上げた意味はインダクタンスL[H]の巻き線コイルの空間『エネルギー』と1ターン電圧の関係を意識して欲しくて取り上げた。ちょっと電気技術者らしからぬ変なオジサンの思考で。

どちらも、スイッチを入れて電圧を徐々に上げて行けば、何時かは火花放電になり事故状態となる。電源にはヒューズが必要だが忘れてしまった。🙇。

ここで考えることは。空間の空気絶縁破壊と言う現象の物理的意味である。『電荷』と『エネルギー』の自然科学論の認識の問題である。それは考える人の夫々が今まで経験してきた科学的解釈の手法、習慣によってある程度感覚的なものに依るかも知れない。

問題は空間に『エネルギー』が在ると意識するかどうかである。

(1)のコンデンサの円盤内の空間をどの様な電気的空間と意識するか。

電荷の論理性(2020/10/26) で取り上げた問題がある。それが右である。この問題を 電荷Q[C]とは何だ❕ (2021/05/19) で論じた。また、大学入試問題例(エネルギー問題) (2021/05/25)。ヤッパリ「電荷」だ❓ (2021/07/03) 等で、『電荷』否定の解釈理由を論じた。内容は如何にも高尚な学術論文には程遠く、幼稚な、言ってみれば下界の囲炉端話に近い素人論に観えよう。しかし、このような科学論理の矛盾を科学者、物理学者は無視して過ごしてきた事に気付かなければならない筈だ。

(1)の円盤電極に『電荷』が、プラスの『電荷』とマイナスの『電荷』が原子から分かれて、あるいは電源の電池などから分離して、集電すると本当に考えるのですか。それで物理学理論として矛盾を感じないのですか?

それが、電中研の『雷』論にも成って子供達への解説となっている。雷と科学論

この(1)の場合の具体的計算をしてみよう。

円盤の面積A=100 [cm²]、D=1[cm] とする。その静電容量 C=8.9[pF]程度となる。V=30[kV] で放電に至るとすれば。

その時の貯蔵容量は E=CV² = 7.9 [mJ] 程度となる。

次に(2)のリングの場合。

コイルに電圧を掛ければ、コイルの巻き線の間に『エネルギー』が分布する。その巻き線間にも空間的には幾ら僅かであっても静電容量と言う空間的電気的要素機能が存在する。そのコイル1ターン当たりの電圧を1ターン電圧 vu[V] と解釈する。巻き線全体では巻き数 n 倍すればコイル端子電圧となる。そのようなコイルリングの意味を図(2)で考える。いくら小さくてもリングの間には『エネルギー』が存在する空間が有る。その空間の空気にもコンデンサと同じ『エネルギー』の貯蔵限界が在る。限界を超えれば、火花放電の絶縁破壊現象に至る。その破壊電圧を V [V]。コイル静電容量 C [F/cm]が分かれば、

エネルギー 分布密度

δ= C V² [J/cm]

(1)の円盤電極の場合と同じリング半径 r=35[cm] として、線路静電容量 Cr[F/cm]を算定してみよう。平行電線路の場合の算定法を適用してみる。電線径d=1.6[mm] で、D=1[cm]とする。

構造係数 k=(2.3029/π)log(2D/d)=0.710 を利用してみる。

しかし、C=9.6[pF/cm] と大き過ぎる算定結果となる。

ここでは、以上の結果で、残念ながら検証は取りやめる。

以前に、 L とC と空間エネルギー (2017/08/02) で、同じような事を述べていた。今回の検証回路の結論も、数値的な結果が出ず、未熟さを反省します。

結論。科学論で、特にあらゆる科学論の基礎と考えられてきた、現代物理学理論の基礎概念および専門学術用語が極めて不明確で、曖昧なものである事を指摘した。水の水面に広がる波さえ、その原因に『エネルギー』を捉えていないようでは、何時か理論がその基礎から瓦解することを危惧する。理科教育にその責任があるのではなかろうか。

 

 

エネルギーの LC 共振

『エネルギー』は自然世界の空間に実在する基本的物理量である。場所は真空空間、水中、気中、ガラスその他あらゆる伝播媒体の空間構造内。必ずしも質量を必要としない独立の物理量が『エネルギー』である。『エネルギー』の本質による局所化が『熱』とも見做し、『原子』ともなり、『質量』ともなる。その空間構造の科学論的概念が空間定数 L[H]、 C[F]となろう。

L と C の間で『エネルギー』の振動現象が起きる。それはどうも自然空間での『エネルギー』の振る舞いの基本的特徴のように思える。光と同じく、電気回路の『エネルギー』伝送特性もその空間の持つ L と C の機能によって決まるようだ。

自由空間を伝播する縦波の『エネルギー』が光である。空間の科学技術的解釈概念が誘電率[F/m]と透磁率[H/m]である事は、そこに自然空間に於けるエネルギー[J]と空間特性[H/m , F/m]との間に深い関係としての真髄が秘められている。(MKSA単位系の基準定義定数に真空透磁率 μo=4π×10⁻⁷[H/m]が導入されたとの記憶がある。) 参考記事:光の正体 (2018/01/25)。

エネルギーの LC 共振はその特徴的現象と言えよう。コイルの電圧とエネルギー (2021/09/07)で、コイル内のエネルギーの挙動について一定の解釈にまとめた。その事で分かり難いコイル内のエネルギー貯蔵現象の意味が少し分かった。端子電圧としてのコイル内のエネルギー貯蔵分と端子電圧に関わりないエネルギー貯蔵分 eaxの軸流分の二つの意味で捉えられた。

一方、コンデンサのエネルギー貯蔵は端子電圧としてその意味が分かり易い。また、『エネルギー』にはその特徴として、極性・方向性がはっきりしている。コンデンサ内での『エネルギーギャップ』としてのその分布の偏りに現れる。コンデンサ内のただ空間に蓄えられるだけではなく、その極版の片側に偏って貯蔵される。その『エネルギー』の分布の偏りが電圧極性の負側になる点である。それは電池のエネルギー源が電圧の負側(陰極)で在る事と通じる。

エネルギー共振。『エネルギー』には極性が有る。

端子電圧とエネルギーの関係を見ると、電圧の2乗でエネルギー評価がされる。従ってエネルギーは常に正の量として捉える。しかし、その『エネルギー』には極性がある。『エネルギー』のその存在形態は不均衡に偏って分布する。均等に分布することはない。そのような意味をどの様に捉えるべきかを考えた。電圧波形は正弦波で表現する。その電圧の正負に対して、エネルギーの極性を考えた。一般には必ず『エネルギー』の波形は全て「正」で表現するのが普通である。しかし、電圧波形に対して、そのエネルギーの分布極性を考慮して、正負に極性が変る意味を踏まえて波形を描いた。それが次の図である。

1サイクルを4つの区間で分けた。

区間①:電圧が「正」に立ち上がる区間。コイルの『エネルギー』el が最大値で、コンデンサの『エネルギー』 ec=0[J]である。端子電圧に従って、コイルの巻き線間分布の『エネルギー』が増加しながら、コイルからコンデンサに『エネルギー』が流れだす。この el 最大値の『エネルギー』はコイル巻き線間には無く、コイルの内側に沿った軸性のエネルギー流として内部の還流様態として蓄えられている。端子電圧ゼロに対応した『エネルギー』の貯蔵形態である。端子電圧が立ち上がるに従って、コイル巻き線間に『エネルギー』が分布する事に成る。その『エネルギー』の分布はコイル巻線間でも、コンデンサ電極間でも、負極側に分布した様態である。その意味を波形の『負』の極性で表現した。

区間①から②に切り替わる瞬間。電圧が正の最大値で、コイルの『エネルギー』が全てコンデンサに移り切った瞬間である。『エネルギー』が今までの流れの方向から反転して、逆にコンデンサから再びコイルに流れ始める境界点である。

区間②:端子電圧が正の最大値から減少して『ゼロ』になるまでの区間。

今度はコンデンサの最大貯蔵の『エネルギー』がコイルに転流し初めて、すべてが転流し終わるまでの区間。

区間②と③の切り替わり瞬時。この瞬間は、コイルの貯蔵『エネルギー』が最大であり乍ら、コイルの端子電圧は「ゼロ」である。その瞬間に、コイルの『エネルギー』分布は巻き線間から、全て巻線内空間の軸性回転流の『エネルギー』となる。その『エネルギー』がコイルからコンデンサの『正』の側に流れ出し始め、コンデンサの正極の電極側に転入する区間となる。その為コイルの巻き線間のエネルギー分布も正極側に分布して『エネルギー』が流出する事に成る。端子電圧が負になる時、コイルの巻き線間の『エネルギー』の分布も区間②とは逆になる。その意味で、極性が急反転することを記号「j」で示した。

区間③:電圧が負で、『エネルギー』が正極側に分布し、コイルからコンデンサに『エネルギー』が転流する区間。丁度区間①と逆の極性で同じくコンデンサに『エネルギー』が転流する区間である。

区間④:丁度区間②と同じくコンデンサからコイルに『エネルギー』が転流する区間である。電圧及び『エネルギー』の極性が②とは逆に反転した状態となる。区間④の終端で、丁度1サイクルの終わりとなり、最初の区間①の状態に戻る。

以上で一区切りとなる。4つの区間で1サイクルとなる。そこから共振現象の『エネルギー』の一周期 T を判断する。それはコイルの L[H] とコンデンサの C[F] の積が時間[s=(HF)^1/2^] である事を考慮して、次の意味で解釈する。脚注(*)。

T = 4 √(LC) [s]

と捉える。

今まで、ω=2πf=2π/T=1/√(LC) [rad/s] から、T=2π√(LC) [s]と解釈してきた。確かに角度π[rad.]は次元解析では無意味な量と見做していたが、やはり周期 Tの次元が角度と時間の積[rad. s]となり、周期の時間[s]とは違う。

一つの解釈。実際の共振回路設計で、周期 T=√(LC) では結果が適合しない。2π=6.28 なら実際に近い設計値となる。という意味であったのではないか?

2π と 4 の差が実際の設計基準としてどちらがより妥当か。それは実験的に検証できよう。この解釈を実験で確認もせずに示すことの非科学論で恥かしい限りだ。実験室でもあれば、確認してから唱えたいの願い!!どうかご容赦願います。

注(*):  2p-D-11   物理的概念とその次元 日本物理学会、第53回年会、p.13. (1998-4-2).

先ず日本物理学会(長岡技術科学大学、電気系の先生の御厚意で入会させて頂いた)での最初の発表で、物理概念の基礎理論の矛盾解剖論を展開するための自然単位系 [JHFM]の発表。そこで基本概念に『エネルギー』[J]を据えて、時間の次元を [(HF)^1/2^] のインダクタンス L[H] と静電容量 C[F] の関係で捉える意味を提唱した。時間は勿論 [s]であるが、自然空間を伝播する『エネルギー』に着目すれば、真空伝播空間の誘電率 εo[F/m] および 透磁率 μo[H/m]を空間伝播現象の基準に据える必要がある。当然の事として時間の次元は [(HF)^1/2^]となる。この時間の定義はこの発表の重要な基幹を成すものである。1991年1月の研究内容「光の相対速度と空間 (2020/06/08)  関連」との関係で、時間の次元の解釈は重要な意味を持つ。

コイルの電圧とエネルギー

電気回路現象はそのエネルギー伝送空間のインダクタンスL[H/m]とキャパシタンスC[F/m]の機能が司る。

その特異な回路に共振回路がある。その回路現象を解釈するにコイルの端子電圧の意味が中々分かり難い。

今までの解釈で、変圧器のエネルギー伝送現象 (2020/11/14)。および電磁誘導現象の真相 (2020/10/25)等の認識に辿り着いた。『電流』や『電圧』による解釈はあくまでも電気技術的な解釈手法である。自然現象の本質は『エネルギー』が握っている。『電圧』と『電流』の意味も『エネルギー』の空間現象として理解しなければならないことが分かった。そこで回路共振現象を理解しようとすると、どうしてもコイルの端子電圧の意味を捉えなければ困難との認識に至った。それが『エネルギー』による解釈になる。コイルとコンデンサ間の『エネルギー』の遣り取りになる。

上の記事で、『エネルギー』による解釈の基本はある程度示した。それでも共振現象でのコイルとコンデンサ間の『エネルギー』の遣り取りやその周期 Tと(LC)^1/2^[s] 間の関係式の問題は解決に至っていない。

それは『エネルギー』がコイル内でどのような空間分布状態かに関わる解釈の問題でもある。そこにコイルからコンデンサへの『エネルギー』転送とコイル端子電圧の関係が明らかにならなければならない筈だ。コイルは電圧に対して他力本願的機能に思える。自己で端子電圧を決める機能を持っていないようだ。コイル電圧は端子に掛かる外部のエネルギー供給源によって決まる量である。コイル端子への線路静電容量と分布エネルギー量から決まる。

端子電圧とエネルギー。

コイルに図のような電圧を掛けた。コイル端子電圧は外部回路との電気エネルギーのコイルへの入射あるいは放出を伴う。『電圧』とは回路端子の電線間の『エネルギー』分布量と静電容量によって決まる概念量だ。コイルに正の電圧が印加されれば、それは負側電線空間を通して、コイルに『エネルギー』が流入する現象である。その端子電圧に対抗する現象がコイル内に起こらなければならない。電圧に対してコイルは受け身である。印加電圧が零の区間で、コイル端子電圧はどの様な現象になるか。電気物理(コイルの電圧) (2019/03/17) はコイルの『エネルギー』による解釈を始めた頃のものだ。しかし、誘導エネルギーに観る技術と物理 (2019/04/03)はやはり技術論であり、空間に実在する『エネルギー』の認識より技術概念での誘導エネルギー論である。コイル内空間に実在する『エネルギー』は、技術的な『電流』によるコイル内の『エネルギー』(1/2)Li² のような、コイル空間のどこに在るかが理解できないものとは、その意味が異なる。質量に付帯する運動エネルギーとは全く次元が異なり、光と同じ空間の光速度流の『エネルギー』なのだ。

コイルの芯に磁性体があるとする。コイル端子に電圧が印加されている限りは、コイル周辺空間に『エネルギー』が流れ続けなければならない。『エネルギー』の入射が受け付けられなく、内部空間が『エネルギー』の飽和状態になれば、コイル端子の電圧は零の短絡状態となる。その基本的意味を理解した上で、端子電圧とコイル周辺の『エネルギー』分布の関係の解釈を示そう。

電源電圧一定値の①の区間では、コイル間の分布静電容量に対する『エネルギーギャップ』の分布量が一定に保たれている。1ターン当たりの電圧がvuで、その巻数倍が端子電圧となる。その間は電源側から『エネルギー』が流入し続ける。その貯蔵容量が中心空間に要求される条件となる。

②の区間。突然電圧値がゼロとなる。その時コイル巻き線周辺の『エネルギー』の分布は①と異なり、エネルギーギャップも零となる。しかし既に貯蔵した『エネルギー』はコイル内部に蓄えられている訳だ。その『エネルギー』の分布様態はコイル巻線部の内側の空間内を還流する図のようなものとなる。この状態は、鉄心部に記したように、その磁極 S と Nが決まった向きの軸性のエネルギー流となる。

以上によって、観えないコイル内の『エネルギー』の分布とコイル端子電圧の関係を解釈する。

あくまでもコイル端子電圧は、『エネルギー』貯蔵機能要素を発揮しながら、その外部への現れ方は他力本願である。外部回路の『エネルギー』分布によってそれに対応する不思議な機能を備えていると解釈した。

この結論をもって、漸くL C の共振現象の解釈に進める。

共振現象とエネルギー空間

自然は時空の花。

空間に展開される『エネルギー』の実相だ。

共振現象を問う (2014/10/06)で考えた。当時より少し認識が深まった。電気回路は全て導体で囲まれた空間の構造内での『エネルギー』の伝播現象である。回路静電容量と回路インダクタンスと言う二つの電気技術評価要素で、その中の自然現象が捉えられる。その科学技術を完成した技術文化に乾杯。

『電圧』と『電流』と言う回路解釈概念が如何に優れた智慧の賜物かをよく理解しなければならない。具体的にその量が測定器で測れると言う不思議さもある。電流は流れずと言い乍らである。そんな素敵な概念を間違った解釈で論じることは許されない。『電子』の逆流だ等と言う間違いが堂々と科学論の中に罷り通っているのだ。『電子』など、自然界のどこにも無いのに。原子の周りを回っている『電子』など有り得ないのだ。

電線導体の中を『電子』が流れる等と言う理屈・理論はきっと何時か子供たちに笑われる時が来る。

共振回路について

基の記事も一つの過程としてみたい。その回路をもう一度取り上げて、回路要素の意味と『エネルギー』の振る舞いを考える。

『(2021/09/07)追記。周期 T と回路定数 L 、 C の間の関係。コイルの端子電圧について、コイルの電圧とエネルギー (2021/09/07)で結論を得た。その結論の結果として、下記の記事は訂正しなければならない。回路の伝送現象も L   C の間の『エネルギー』の転送現象で進行する事に成る。

右の正弦波電圧波形の周期Tも、T=4√(LC)となる筈だ。以上訂正、修正とさせて頂く。この理由は次の記事で述べたい。』

電気回路における『エネルギー』の有り様は、その分布に偏りをもって現れる。この図ではまだその事に気付かない時の物だ。この図のコンデンサの電圧v[V]と貯蔵エネルギー qc[J] の波形で、周期 T[s]は L[H]と C[F] によって決まる。

この波形は未だ『エネルギー』が貯蔵されたとき、その分布は電極の負側が高密度分布になると言う認識には成っていなかった。今は、その分布の偏りが『エネルギー』の空間特性であるとの認識にある。その分布差をエネルギーギャップと呼ぶことにした。さて、この L とC の組み合わせ回路には特別の共振現象が見られる。少しその現象の意味を深く探ってみよう。

共振現象の意味。

先ず初めの段階として、適当にL とC を離して配線でつないでみた。共振の意味を考える為に。今コンデンサは充電されている(エネルギーが貯蔵されている)ものとする。しかし、コイルはスイッチSでコンデンサとは並列には繋がっていない。コンデンサの電圧は図の通りの極性とする。スイッチが off の時、電線路のエネルギー分布はどの様になっているだろうか。

コンデンサの貯蔵エネルギーqc[J]は電極の負側に高密度で分布し、

qc=C vc ² [J] となる。

スイッチSの端子にも『エネルギー』qs= Cs v²[J]がコイル端子側スイッチ端子に分布する。そのスイッチ端子間電圧値もエネルギーギャップもスイッチ間の静電容量 Cs[F] (及び回路全体の空間構造の影響)によって決まる。

電線路の負側配線及びLのコイル巻き線にも『エネルギー』が分布する。その分布量は電線路空間の静電容量の空間分布構造によって決まる。配線部の回路要素 Lo やCoの分布状況等によってそのエネルギー分布は決まる。

上に述べた事は、所謂科学論とは見做されないかも知れない。科学的実験データでの検証を示し得ないから。空間に分布する『エネルギー』を検証できないから。科学論としての説得の力はない。これが科学哲学と言う部類なのかもしれない。『エネルギー』への感覚的心に共感する矛盾排除の論理でしかないかも知れないから。だから誰にもその解釈は、その人が如何に電気回路の特性を評価するかに掛かっている事でもある。『電荷』や『電子』概念で解釈する人はその意味で矛盾なく認識すればよいだけであろう。

上の回路の配線部が長ければ、共振現象に大きく影響する。スイッチ投入以後、エネルギーがどの様な流れ方をするかで共振特性が変る。『エネルギー』は配線の回路要素によって伝送速度も変化する。共振回路としては配線(Lo,Co)は極力無くする意味がそこに在る。ただ回路のLとCだけで共振現象が決まる訳では無く、回路全体の空間構造に因ることを先ず理解すべきだ。そこに『エネルギー』の空間での実在性が認識されるべき根拠が在るのかとも思う。

②の回路の共振は基本の共振現象(LC)が(CとLo)、(LoとCo)更に(CoとL)の関係が加わる事に成る。LoとCoの排除で理想的な共振現象になる。それはタンク回路とも呼ばれるL C が密接な一体構造空間を成すような理想空間となる。その回路の共振周波数 f[1/s] が電気工学では、

f=(1/2π)(LC)^-1/2^

と角度の2πが入る。

ω^2^LC=1 の ω=2πf [rad/s] の f から算定したからである。

しかし、周波数 f [1/s] に角度が入る事は論理的に正しくない。

f=1/√(LC) =1/T [s^-1^]

と解釈する。

「まとめ」 新たに浮かぶ疑問に挑戦すると、結論に到達せずに課題にぶつかる。今回の共振回路問題も少し新しい認識を得たようだ。以前からの思い・疑問が解けそうだ。インダクタンスもコンデンサも空間構造としてみれば同じ基本的物理的意味を持っているとの結論になる。それは空間の『エネルギー』の認識から到達する解釈だ。またそれを次の記事の共振現象問題として、今度こそ纏めにしたい。

今、下書きの記事が多数残っている。次々と、未解決の問題を手掛ける度に、結論に纏まらない。冒頭の記事、共振現象を問う(2014/10/06) の周期 Te についてはそのまま、(6)式とする。また、電気回路の角周波数ωの意味は? (2016/02/04) の疑問も未だ未解決の問題だ。

共振現象問題が下書き記事の解消になればと願って、一旦まとめとする。

雷から光量子像へ

先日の夜は雷と豪雨を久しぶりに経験した。稲妻と雷鳴に少し虞を感じた。

地球の自然現象で、雷はやはり特異なものである。その意味をいくつかの記事で考えた。雷の正体 (2012/11/13)がある。最近も、雷と電荷の物理 (2021/06/22)にも取り上げた。科学技術の具体的認識から物理学理論の理論検証が重要であると思うからである。ここでは、光の物理的現象を理解するにその空間に展開される『エネルギー』の認識が欠かせない。一粒の光量子 (2021/08/12)にも示した。

雷は電力工学での重要な研究対象でもあった。電力設備、鉄塔送電系統などの防護対策の為である。

雷の衝撃電圧波形は、その標準形が右図のような波形で研究される。過去記事 雷と指数関数(2011/11/15) に載せた図である。

この波形は

28aYW9 プランク定数の次元と実在概念 2001年の日本物理学会での発表用投稿論文の光量子エネルギー空間像を表現する為の基本的拠りどころとした衝撃電圧波形である。

自然現象はその深い奥に秘められた基本は、極めて単純で共通の現象であるとの認識を持っている。それが空間の『エネルギー』である。

雷撃波形をオッシロスコープで観測すれば、その電圧波形は上の図に近い。雷の正体が何であるかは昔からの天空の謎であっただろう。それを『電荷』の仕業と解釈したのが伝統的科学論の基になった。科学理論はどうも特殊な色眼鏡で見る手法がその精神構造の奥に潜んでいるようだ。しかも残念ながら、そのメガネは専門特化の視野狭窄眼鏡に思える。失礼をも顧みず🙇。

『電荷』などと解釈したものは空間の『エネルギー』を観る科学的認識の一つの解釈法でしかないのだ。『エネルギー』は『熱』でもあり『光』でもある。それは電気回路の電線路空間を伝送する電気エネルギーでもあるのだ。みんな同じ『エネルギー』をそれぞれの専門的色眼鏡で解釈するそれぞれの姿でしかないのだ。

物理学理論を学ぶ前に。学校での理科教育で自然の意味を知るには、空間に『エネルギー』が様々な形で変化している事を認識しなければならない。その上で、専門的科学研究に進んで欲しい。お日様に当たると、何故暖かくなるか?その答えがすぐ感覚的に分からなければおかしいと思わないのですか。光と熱は同じ空間を流れる『エネルギー』の現象の姿なんだと。物理学理論を学ぶ以前の話であろうと思う。

そこで『雷』の解釈の話になる。何も科学理論など知らなくても解る話だと思う。

稲妻と『エネルギー』の空間伝播。冒頭の雷の正体の記事の図である。

光とは何か?雷は光の放射を伴う。ピカ!と強い光を放つ。単純な質問である。光は何が変化したものですか?雷は『電荷』が原因だと言う専門家の解釈がある。

所謂稲妻と言う強烈な空間の発光現象を呈する。一瞬でその光は消え去ってしまう。その光は何か?と素朴に疑問に思わないだろうか。自然科学とはそんな身近なところに起きる現象への疑問を理解する事ではなかろうか。例えば大学の理学部での研究で学習する前に、科学リテラシーとしての基礎的自然観を日常生活の中で修得しておくことが大切と思う。その具体例として、雷の自然現象は好適例であろう。

少し説明しておこう。冒頭の衝撃電圧波形(1×40 μs)について。電気設備に雷の電圧が侵入すると設備機器が損傷する。その対策で試験電圧を標準波形で決める。波頭の立ち上がりの時間が1μsで、電圧最大値の半分まで低下するまでの時間を40μsとして決めた。電力工学の研究対象が雷対策で、その標準波形での試験結果で共通認識をする。その電圧波形の物理的意味を従来はやはり『電荷』でしか理解していなかっただろう。しかしそれは、空間を伝播する『エネルギー』の密度分布波なのだ。空間の『エネルギー』密度波となれば、その単位は [J/㎥]となる。空間の『エネルギー』の伝播現象となれば、物理的概念として、『エネルギー』の空間実在像を認識しなければならない筈だ。

稲妻と言う現象を光の『エネルギー』空間展開波形と見做すことはそれほど難しい事ではなかろう。上の衝撃標準電圧波形を空間に伝播する波形で展開してみよう。

先ず稲妻の波動源。

ピカっと光った瞬間に光の『エネルギー』の変換された空間の『熱エネルギー』が光速度で、四方に放散する。それが電気設備には雷の衝撃電圧として侵入する。雷が空間に『電荷』を放射する訳では決してないのだ。放射するのは熱エネルギーを光の『エネルギー』として放散させるのだ。その波頭のエネルギー密度が衝撃波状の分布波形なのだ。それは雷と言うが、光の『エネルギー』が持つ空間分布の波形と捉える。光の光量子像の基本的認識の原点でもある。光と電圧も『エネルギー』して観れば、同じ基の現象なのだ。

衝撃電圧波の空間展開。

電圧波形の空間分布寸法で表現した。波頭から波尾までの空間長は数十キロメートルとなる。一瞬の稲妻でも光速度伝播だからだ。その空間の『エネルギー』分布は電圧の二乗で解釈できる。

εo[F/m]を空間誘電率として、

δ(t)= εo {v(t)}^2^ [J/m]

ただし、伝播面積を考慮すれば、ほぼ単位 [J/㎥]と解釈できよう。電圧値の二乗が空間を伝播する『エネルギー』の分布波と見做して良かろう。それはまた、光のエネルギー密度分布波でもある。

一言指摘しておく。指数関数表現の欠陥は、時間が無限大になっても零にならない論理的矛盾がある。光量子像で、波長λの分布値が『ゼロ』になる工夫をした。

(参考)。27aZA-1 量子論の起源を問う 日本物理学会。2006年3月27日 愛媛県、松山大会。(訂正)当該資料の式(6)に断面積λ²が欠落。

コンパスが示す道

今年初めに、磁気に関する記事をまとめた。文末に、「コンパスは自然世界の羅針儀 」。

電磁気学の要-Axial energy flow- (2019/03/03)で原子結合等もマグネットの機能が担っている事を述べた。

コンパスの指し示す意味が科学理論の本質の理解に欠かせないと思った。

コンパスは何故北を指すか?

誠に気が重い。筆者のような謂わば偏屈者が、伝統的で歴史の重みを背負った科学理論に異論を唱える事態をどう理解すれば良いかが分からず、途方に暮れる。

長い科学技術理論(電力工学の半導体電力制御論)に関わったお陰で、あらゆる電気理論の諸法則の深い意味を統合することによって、その関りに於いての矛盾が観えてきた。見えるもの 見えないもの (2015/03/12)にも『電荷』の意味を述べた。『電荷』と同じく『エネルギー』も目で見ることはできない。自然の眞髄は見えないものを観ることに尽きるかと思う。見えるは目で確認できるが、観るはその空間像を見ることが出来ないものを心で捉える意味と解釈する。

コンパスの磁極近傍空間に『エネルギー』が回転して流れていると観る。

『静電界は磁界を伴う』と表現した。しかしもう少し具体的な表現をすれば『静電界もエネルギーの回転流の場である』となろう。電界も磁界も同じ『エネルギー』の光速度流を解釈する技術的評価概念であると。

磁気コンパスの認識で、その磁極の Axial energy flow の方向の見えないものを観る作務であったと思う。何故マグネットの磁気は消えないかが不思議な疑問として残る。

世界は軸性エネルギー流によって創られた (2021/01/04)。

コンパスは自然世界の羅針儀 (2021/01/05)。

エネルギーと素粒子

現代物理学理論の研究内容はとても高度な学問で、筆者のような、その分野の素人にはとても理解の出来るものではない。だから素人がそんな特別の研究に異論を唱える事は、社会的常識からは許されない。しかし同じ自然科学の分野に属する学問であり乍ら、素粒子論の目指すものが一体この自然世界の中の何を探ろうとしているのか位は、誰もが理解できるものでなければならないと思う。『電荷』の存在理由さえ無いと分かった現在、改めて学問の意味を問いたい。何処でどのように関わる道があるのか?スポーツじゃないが、科学論を戦わす土俵は何処にあるのか。

ここでどのように解釈を論じても、専門家は見向きもせず、無視されるだろう。専門家が唱える内容は、量子色力学(QCD)、コペンハーゲン解釈、反水素原子あるいは電子気体モデル等の概念用語の高度専門的学術理論の世界である。しかしここで取り上げる内容は、中学生の学習内容程度の易しい範囲の電気回路論でしかない。しかしその内容は、初歩的でありながら、教科書にも解説されていない、新しい電気回路論である。『電子』の存在理由も無い事を唱える電気論である。

しかし、敢えてその素粒子研究が未来の社会への希望となるかを専門家にお聞きしたい。基礎研究は役に立つかどうかは分からない事でも、研究が大切な事は分かる。それでも科学への理解を深めたい思いを、共通の市民科学意識の深まりの為にやさしい電気回路現象との関係で確認したい。

何を確認したいか?それは空間に在る『エネルギー』はどのような素粒子から成り立っていると現代物理学理論の高度な自然世界の認識から見て解釈されておられるかを理解したい。それほど難しい事ではないと思うが、とても不思議に思うのは、物理学理論では空間に在る『エネルギー』をどの様に理解されているかが分からないのだ。

電気回路のエネルギー。

右図は豆電球の点灯回路だ。懐中電灯と同じだ。ただ、電線路の途中にコイル、電線を巻き付けた部分がある。回路要素としてはインダクタンスと言う。その値を Laa[H] とする。先ず、物理学理論ではこの電気回路現象をどの様に捉えているか。『電子』が回路動作の主役として取り上げられているように思う。しかし、そんな解釈はもう止めなければならない筈だ。その点に関して既に、中学生への応援電気回路論 (2021/05/09) でも解説した。自然現象はとても易しく、素直に接すれば分かり易いのだ。難しい概念で解釈すべきでなく、深い純粋な自然の心に触れて欲しい。それが空間に在る『エネルギー』なのだ。そこで述べた事はランプから放射される光は『エネルギー』であり、電池から供給されるのも『エネルギー』であり、電気回路全体の動作の主役は『エネルギー』であるという事だ。決して『電子』などの出る幕は、電気回路には無いという事である。ー今し方、8月16日10時半頃、上空をヘリコプターがうるさい轟音を挙げて行きすぎた?ー

コイル内の『エネルギー』の存在確認。

今までの論考で、電気回路は電線で囲まれた空間を『エネルギー』が光速度で伝送される現象の機能回路だと分かった。マイナス側の電線の近傍空間を伝送する現象だと。しかしプラス側にコイルがある。一体そのコイルにはどの様な意味が有るのだろうか。この回路の電流 I は電圧を V とすれば、

I= V ÷ R

と計算される。コイルの意味は式には何も現れない。ではコイルは電気現象に何も関りが無いかと言えば、そうでは無い。確実にコイルの中には『エネルギー』が貯蔵されている。しかもプラス側の電線路のコイル内である。その『エネルギー』を物理学理論ではどのような概念で理解しているかが分からないのだ。物理学理論では『エネルギー』が空間に在ると認識しているのだろうか?その『エネルギー』は『電子』など全く関りが無いのだ。もし、電気回路に『電子』が欠かせない論理的基礎概念だと言うなら、その訳を解説して頂かなければならない。『電子』がどの様に『エネルギー』の発生原因であるかを。

コイルの中の『エネルギー』は電気理論では一応、

E=(1/2)Laa×I² [J]

と解釈している。その式を理解するに、電流が『電子』の逆流と解釈するから、その式の『エネルギー』の意味を捉えるのは甚だ難しいだろう。

だからコイル内の空間に『エネルギー』が実在するとの解釈は教科書には無いのだ。何故か空間の『エネルギー』は物理学理論では認識していないようだ。

コイル内の『エネルギー』の実在性の証明。これがまた難しいのだ。コイルに電流が流れると、コイル内には「アンペア―の法則」によって『磁束』が発生するとの解釈を迫られる。自然世界に磁束など全く無くても、物理学理論によって、解釈の手法が決められてしまう。そこでコイル内に『エネルギー』が実在することをどう科学的論理で証明するかとなる。それが磁気コンパスに頼る事になる。有り難きコンパス様、様である。確かにコンパスをそのコイルの傍に近付けると、決まった向きにコンパスが向く。それは実験で確認できる。しかしだ、コンパスがコイル内で力を受けて、向きを変えたとしても、それがコイル内に『エネルギー』が実在する証明になるとは物理学の専門家が認めるかどうかは分からない。元々磁界と磁気コンパスの間の力の原因を物理学理論で、その訳を説明できるかどうかが怪しいのだ。磁気の「クーロンの法則」で、n極とs極の関係で解釈しているだけであるから、磁束があると言っても何故コンパスの向きが決まるかの訳は説明できていないのだ。その訳は空間の『エネルギー』の認識が無いから、磁束と言う物理概念の自然現象の本質を捉えていないからだ。磁束も『エネルギー』のある空間の現象でしかないのだ。それを、Axial energy flow の空間状態と解釈した。参考資料(*)。

コイル内空間に、『エネルギー』の軸性回転流がある。コンパスにもその磁極近傍空間には軸性エネルギー流がある。その空間の『エネルギー』同士の近接作用力が磁気コンパスの向きを決める現象の原理なのだ。すべて空間の『エネルギー』の関係で決まるのだ。『エネルギー』はどの様な素粒子で成り立つのかをお尋ねした。

(*): 25pWD 磁力密度 f = rot(S/v)  日本物理学会講演概要集 63-1-2. p.310. (2008).

お粗末な年賀状。

その年のマグネットへの恋模様。