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電気工学から物理学を問う

単純な問題を取り上げさせて頂きます。大学生が参照基準に基づいた教育を受けたら、どのように解答されるかと考えて。

『問題』

単相交流回路のエネルギー伝送問題

単相交流回路のエネルギー伝送問題 参照基準に照らして、もし『電荷』が電気現象解釈に必要だと考えられるなら、特にその『電荷』のエネルギー伝送上に果たす役割を詳細に論じてください。伝送線路途上に於いて『エネルギー保存則』と『電荷』との関連についても論じてください。

参照基準 現代物理学の学術的高等教育を受けた経験がない者が失礼とは思いますが、科学理論はその内容が複雑すぎて理解できない人も多いのではないかと思う。その原因は具体性が無いからではなかろうか。物理学は理論に偏り過ぎているから、もっと具体的な科学技術を物理学の参照基準とするべきと思う。具体的とは日常的な易しい問題に誰もが分かり易く答えることではなかろうか。電気磁気学の単純な単相回路は誰でも考えられる具体的問題でもあろう。物理学の素粒子の根本概念『電荷』はあらゆる自然科学の理論的論拠概念となっている。その『電荷』は電気現象での解釈に大昔に共通理解の一つの物理量として定着して来た長い伝統的な概念である。しかしその実体をどのように分かり易く説明すべきかと考えると、余りにも曖昧で捉えどころが無いために、誰も具体的には避けて論じないのだと思う。摩擦すれば物を惹きつける実験で、その原因が『電荷』であると決めつけている。本当に『電荷』が電気現象に欠かせない物理的実在量なら、上に挙げた単純な電気回路の電気現象で、電源から負荷に送られる『エネルギー』の伝送過程を『電荷』あるいは『電子』で電線路途中の伝送理由を説明できる筈であろう。私には『電荷』では説明できない。『電荷』とは何か?を説明する参照基準を何に求めるのか。参照基準は最も分かり易い基準概念でなければならないだろう。

ドアノブの火花-熱電変換-

(2020/06/11) 追記。Friction heat and Compass (2020/03/22) に熱と磁気を話題にした。

寒中に誰もが経験する指先の火花放電。感電ショックの後味の悪さ。火花放電あの瞬間の気分は例えようがないものだ。来るかと薄々感じながらに油断を突かれたような後の祭りである。それは自然現象である。物理学では、『電荷』の放電現象と解釈されている。雷と同じもので、電気の放電とされている。しかし、世界に『電荷』など存在しないのである。じゃあ何が原因かとなる。その答えは『熱エネルギー』の振る舞いの現象でしかないのである。電気磁気学の専門家、世界の科学者はおそらく皆が『電荷』で説明していると思うが、それは『嘘』である。自然は極めて単純である。そんなに器用にいろいろの物理量を作り出せはしないのだ。自然世界の本質を見極めれば、『エネルギー』一つの世界なのである。熱エネルギーのことを、昔の解釈で、『熱素』と言うものと捉えていた事もあるようだ。熱が何から出来ているかは、研究対象としては素粒子物理学の専門家が究めなければならない課題の筈である。しかし、素粒子論では次々と新しい世界構成粒子を仮想的に作り出すだけで、自然の本質に迫ろうとする意識に欠けている。自然は単純である。電気磁気学の矛盾から、『電荷』を否定すれば、自然の単純で、純粋な姿が視界に浮かび上がって来るのである。

電気現象 電気と言う言葉は現代社会の科学技術を論じるに欠かせない用語である。それと同じく『電荷』と言う用語も科学論のあらゆる基礎概念として社会的認知の基本を成している。だから『電荷』を科学論から排除したら、科学の解釈が不可能になるだろう。世界中の基本概念として位置付けられているから。だから『電荷』を否定しても電気と言う用語まで排除し切れない現実的困惑に居る。標題で副題にー熱電変換ーとしたのも、本当は電気には物理的に無関係なのであるが、熱エネルギーが『電荷』でない電気エネルギーに形態変換した現象であることには間違いないので、電気の電に字を使うのである。しかし、物理現象としては、電気と言う曖昧な用語で厳密には論じられない筈である。それは世界の物理学の認識が深さで十分でない現実の中の話である。

ドアノブ放電の用語 火花放電と言う用語も電の字が付いている。電の字が付くと、従来からの『電荷』概念で解釈する習慣になるけれども、それは各人の認識の深さの違いとして考えれば良いことであろうから、『電』の字を付けて論じざるを得ない事をご理解頂きたい。

放電現象の原因 寒中は寒さと共に、空気が乾燥している。空気中の保有する『熱エネルギー』は水分の水蒸気量で湿度として、空気中に含まれるエネルギー量が決まる。外気に触れているドアは冷気により冷やされて、ドアの保有エネルギー量は極端に低い状態にある。一方人が、ドアノブに触れる時、その人が保有する熱エネルギー量はどうかと考えれば、暖かい車の中から外に出て、外気の冷気に触れて、衣服の持つ熱エネルギー量が外気温度に対して、余分に過飽和状態になる筈である。その身体に溢れた余分の熱エネルギーがドアノブの外気に平衡した保有エネルギー量との間の差が大きくなり、指先とドアノブの間でエネルギーの差分が移動する現象なのである。それが火花になるのである。火花は光エネルギーである。熱エネルギーが光エネルギーとして空間を通してエネルギーの平衡状態を採る為の現象でしかない。また、衣服の摩擦でも身体のエネルギーが増加する。衣服の材料によりその摩擦の発生エネルギー量も、エネルギーの漏れ逃げ方にも影響されるであろう。その辺の違いが色々放電現象の差となる筈である。電気火花ショック、感電ショックの大きさの違いとして影響して来る筈だ。関連記事に雷の正体がある。摩擦電気(この記事が電気磁気学教科書の論拠としている内容である。しかしこの記事を根本から否定し、物理世界とは異なる内容であることを指摘する為に挙げた。クーロンの法則を斬る )も参考に挙げておきましょう。