見えないもの　世界を光によって見ることが出来る。しかし、その光を見ることは出来ない。光がどんな形をしているかは分からない。その光の形を科学的に検証して確かめることも出来ない。しかし光は世界の実在的物理量で、空間に実在する。光は空間エネルギー分布波であると言っても、そのエネルギー波を検出する測定法は無いだろう。何しろ1秒間に30万キロメートルの速度で通過する空間エネルギーの密度波であるから。そのエネルギーの分布状態を計る測定法が見つかれば夢の世界が広がるのだが。　見えるもの　見えないもの  にも見えないものについて述べた。その科学的に測定・検証できない電磁波の空間エネルギーについて述べようと思う。エネルギー程自然世界の根源を成しながら、その姿を見ることが出来ない不思議なものもないと思うから。大学教育に求められる「電気磁気学」　はその眼に見えない空間エネルギー波が光の本質であることを理解することを求めたものである。その見えざる正体を電磁波の中に観ることを論じたい。　眼で見えない物を心で観る夢としたい。　

電磁波はエネルギー波

図1．電磁波とエネルギー分布　正弦波の電磁波はマックスウエル電磁場方程式の解釈により、電界E　と磁界Hの直交したベクトルの波動として表現される。その電界と磁界の偏微分形式で方程式に表現されている。しかし、電界や磁界が空間にあると考えるなら、その空間にはエネルギーがあると解釈される筈であるが、エネルギー分布についての解釈は電気磁気学の電波伝搬現象には見えないようだ。エネルギー波という解釈の記述について見た記憶がない。何故なんだろうか。電波伝播現象ではない静止電磁場については電界エネルギー「(1/2)εE^2^[J]」とか磁界エネルギー「(1/2)μH^2^[J]」とかの解釈がされているにも拘らずである。光速度伝播での電磁界については空間エネルギーという概念が消えてしまう人間の不思議な科学的習性を観なければならないのかと。そこで、今回はその光速度伝播の電磁界についても空間エネルギーが実在するのだということを伝える為に、その正弦電磁波のエネルギー分布を描いてエネルギーの実在性を解説しようと考えた。電磁波の本質は電界や磁界ではなく、エネルギー波なのである。それが光が空間エネルギーの縦波だという解釈に通じる事の要になるのである。図のように、正弦波の波長λとすれば、その半波長 λ/2 の繰り返し正弦波分布波となる。実はこのエネルギー密度分布波δ[J/㎥]の空間伝播現象を解説しようと考えたとき、このエネルギー波の表現法に困惑してしまった。そのことで、前の記事、瞬時電磁界と概念になった。エネルギー波が電気磁気学で取り上げられない訳の一つに、その空間表現が困難であるからかも知れないと考えるに至った。それが見えないものを観る困難かとも思う。しかし、エネルギー単位量子という捉え方で電磁波のエネルギー縦波伝播現象の解釈が欠かせないと考え、その意味を解説したい。

エネルギー単位量子

図2．エネルギー単位量子　ε=(λ/2)（δの平均値）[J] 　見ることのできない空間エネルギー分布密度波を、空間に図形表現してみたのが図2．である。石や花のように眼で見ることが出来るものは空間に描ける。平面表現であっても絵にして伝えられる。しかし、空間に実在すると言っても眼に見えない、形の表現のしようがないものを示す事は困難である。質量に付加される運動エネルギーは質量体とその速度を併記すれば、理解できよう。しかし、質量のないエネルギーは目に見えないから形に示せない。これは『禪問答』の部類かもしれない。そこを何とかご容赦頂いて論じさせて頂く。空間を伝播する電磁波は正弦波波長の半分の長さの空間エネルギー密度波の繰り返し波形である。今仮に単位面積あたりを通過するエネルギー波を考えれば、単位面積1[㎡]で長さλ/2[m]の体積のエネルギーε[J]の光速度の縦波伝送として捉えられる。それをエネルギー単位量子と定義する。

見えざる正体

見えない空間エネルギーは光の視界を遮ることもないから、そこに在るとは見えないのだ。電気コイルの中や磁石の周りにエネルギーが在ってもそれは目に見えないのだ。地磁気のエネルギー流が在ってもそれは目に見えないのだ。見えざる正体それが空間に実在するエネルギーなのだ。世界を構成する基であるエネルギー・素原の光がその代表なのだ。その見えざる正体のエネルギーが理科教育に求められる本源だ。サーフィンが夏の海に運動力学の絵を描く。津波とサーフィンは同じ水力学の形を見せている。波のエネルギーとは何かと尋ねれば、振動数が何とやらの解説が検索に出て来る。エネルギーの実在性が見えない理科の解説は間違いである。

『課題』が残る。光の波長はこの「λ/2」を捉えて今まで論じてきた。正弦波波長と光の波長との関係を明確にしなければならない。

過去から今まで

32  『静電界は磁界を伴う』 －この実験事実に基づく電磁界の本質ー

1．まえがき　現代物理学の基本概念に電磁界概念がある。しかし、マックスウエル電磁場方程式には時間的に変動しない電磁界いわゆる静電磁界に対してエネルギー伝播の概念は含まれていない。この解釈から「電荷も電流も時間的に不変である限り電気と磁気とは別々の現象である。」(1)という当然ともいえる結論が得られる。しかし、マックスウエル電磁場方程式をエネルギー伝播という観点から考察したとき、筆者は「電界あるいは磁界のみが単独に存在するような場は有り得ない。｣という結論に到達せざるを得ない。・・・

と書き出した、1987年（昭和62年）4月の解釈から少しも進歩していない同じ事を論じ続けているようだ。

科学理論の信憑性を問う。お願いしたい事がある。筆者がこれ程までに、自然科学の基礎理論に疑念を抱く様な世界標準の話にしないで欲しい。どうか筆者が抱く疑念を的確に誤りと論断して欲しい。誰もが知らない事として無視しているとしか思えない。只通り過ぎるを待つ世界のように思える。
日本物理学会誌 解説　キログラムの定義改定に向けた質量標準の開発動向 (Vol.69, No.9, 2014 p.604-p.612) を興味深く読み進んだ。数式が少なく、何とか読めるので期待した。専門的用語も始めてみて勉強になった。-Keyword-ワットバランス法やX線結晶密度法の意味する内容が何かも分かった。納得できた訳ではないが。読みながら、最初に壁に突き当たった事は、図3として説明されている意味である。その図の描き写しが下図である。

何しろ、干渉計にも触れた事が無く、X線回折法の原理も中々理解できない。そんな素人が上の図3を見て、シリコン結晶の単位胞を一辺aの立方体と読み取る。図の中のシリコン原子の数はとても8個には見えない。ワザワザこの図で説明するのに、どういう意味を込めたのかが分からない。全てのシリコンの結合手は４価とすれば、２価しか描かれていないものもあり、その辺も分かりにくい。何故８個のシリコンと成るのか。アボガドロ定数算定の基準数である８個の意味で壁に当たってしまった。（アボガドロ定数N=8M/(ρa^3^) の8である。）X線結晶密度法を検索した。産総研で測定したアボガドロ定数、物理定数を決定する国際機関で採用 にその意義が示されてある。この産総研の記事で質量標準の改定の意味も示されていよう。

学会誌の解説記事を読んで思う事　キログラムの再定義方法とワットバランス法およびX線結晶密度法のそれぞれの意味が解説されている。具体的な質量原器に代わる標準原子質量の改定の手法の比較で示されている。しかし、その中で、基準とする定数がとても多いと感じた。最初の疑問は、質量とエネルギーの関係で、E=mc^2=hνの周波数νで光子のエネルギーを認識する解釈が、エネルギーを光子の数量（無限数でもエネルギーは同じとの解釈？）に無関係で論じる論理について行けない。質量mが幾らでも良いと同じ意味になろう。１万個の光子も１個の光子も同じエネルギー量という量子論は技術感覚からは納得できない。次の疑問。質量定義には、アボガドロ定数とプランク定数のどちらかを不確かさの無い定数として定義してしまえば、・・という解説。プランク定数の空間的概念を捉える解釈を、光とは何か？－光量子像ーに示した。元もと、プランクが測定した実験の測定値の物理的意味が曖昧である。エネルギーの何を測定したかが不明である。計測法の基礎概念を明確に示さなければ、質量原器の算定も定義に危うさを残す。光そのものの振動数の意味をどのように解釈するかも問われる筈だ。光は振動等していない。エネルギーの縦波である。質量算定基準に、電子のモル質量、微細構造定数、リュードベリ定数などが必要という。更にアンペア、ケルビン及びモルの定義にも、電荷素量e、ボルツマン定数k、アボガドロ定数Nから算定されるように読めるが、そんな存在もしない電荷などで定義するとは信じ難い。現在も、アンペアの定義を平行導線間に働く力の計測で解釈している。導線内に電流等流れていない、電流は流れず。

キログラムの新しい定義がもたらすものという解説　キログラム、アンペア、ケルビン、モルの基準がそれぞれプランク定数h、電荷素量e、ボルツマン定数k、アボガドロ定数N_Aに移行するとの事。ここで、電荷素量やアンペアの定義が平行導線間の力測定によると言う点で、全く未来性がない。物理定数でなく、専門業界定数としか見えない。アボガドロ定数とは何か にも疑問を呈したが、今回国際機関で採用された定数値は気体の高分子にも適用できるアボガドロ定数なのだろうか。電流の測定値の桁数との誤差論はどう修正するのだろうか？厳密性という意味が理解できない。

2月15日ロシアに隕石が落ちた。自然現象としての驚きの衝撃を受けた。どこに落ちるか分からない、予測不能の宇宙の事件だ。なかでもその衝撃波のすごさに驚いた。自分なりに解釈しておきたくなった。強烈な摩擦熱の発光現象だ。熱の高温度発光・爆発現象だ。閃光を伴い、後に物凄い空気圧の衝撃波に襲われたようだ。建物が破壊される程の爆発力だ。

衝撃波　その本質をどう解釈するかだ。図にまとめてみた。空気が熱膨張して、その圧力波が衝撃波の基である。その強さは波頭のエネルギー密度の大きさ H[J m^-3^]で決まろう。しかも空気伝播のエネルギーの縦波の単一衝撃波である。空気を媒質とした熱膨張エネルギーの伝播であるから、音速の伝播速度なのであろう。熱による空気膨張だから、「ボイル・シャルルの法則」に従う現象である。ただ、圧力膨張エネルギーは空気を移動させる訳ではない。水の津波エネルギーと同じく、空気にそのエネルギーを乗せて、伝播放射させるのである。衝撃の強さは空気に乗ったエネルギーの波頭が障壁に衝突した時その破壊力を現わす。その破壊力を今回の隕石衝突映像で何度も見せて頂いた。建物に到達したとき、ガラスが微塵に砕け散る様子が見えた。その衝撃波に耐える障壁なら、その波は反射して、逆の方向にその障壁が新たな波動源として広がるであろう。硝子のような瞬間の圧力に弱い障壁は硝子の表面積に到来する圧力の積分で衝撃波頭密度が急激に上昇するから、一溜まりもなく粉砕されてしまう。その圧力上昇は空気の圧縮として襲う訳である。この現象を思うと、光が硝子に入射するときの『屈折現象』の事に思いが繋がる。波とは不思議なものである。一度方向が決まると、どこまでもその最初の方向性を保ちつづけて、エネルギー伝播を成し遂げる。ぶつかるまで方向性を変更しない縦波である。光と同じエネルギーの縦波と観る。衝撃波は基本的に単一波である。光で、『光子』あるいは『光量子』と言うが、その本質も単一波と解釈できる。光も横に振動する実体など何もない。光一粒と言う事も横波の振動概念を捨てなければ、その解釈の曖昧さは消えない。光とは何か？－光量子ーで一粒の光の姿を空間像に示した。波動の数式による解釈の科学的常識はシュレーディンガー波動方程式による解法のようである。それは波動が振動すると言う基本認識に立っている。だから、周波数や振動数の変数の導入が欠かせない。衝撃波のような単一波はその解析のルールには当てはまらない。コンピュータ波動分析で、周期性の無い衝撃波はどのように解析するかが興味ある疑問である。空間エネルギー分布像の認識が基本的に重要となる。エネルギーそのものの空間伝播現象の認識である。質量に付帯するエネルギーでない、エネルギーそのものの実在性の認識である。運動エネルギーや位置エネルギーでない概念である。質量に依存するエネルギーは質量と共に移動伝播する現象になってしまい、隕石突入の場合で、衝撃波のような質量（空気）の移動しない波動現象は運動方程式で解けないのではないか。理科教育で、『エネルギー』の実相を認識した改革が必要であろう。

自然はとても大きな意味を含んでいる。宇宙の果てから、ウイルスの生命まで広大な具象の世界である。それを理解するのに数式で捉えきれない事は分かっている。

　ここに示すファイルは日本物理学会第64回年次大会(2009)で作成し、事情により発表出来なかった資料の一部である。講演概要集第64巻で、標題：プリズムと光量子の分散(p.405)　およびエネルギーが質量の素(p.20)の２つに関する物（勘違いのようですみません。2006年第61回の光量子エネルギーのベクトル解析と力密度　ｆ=rot(S/v)とベクトル算法の関連資料でした。ベクトル算法で気付きました） 。上の①図は空間定数が電磁エネルギーに対してどのような意味を持つと解釈するかを示したものである。クーロンの法則を斬るの冒頭で論じたマックスウエルの電磁場方程式が無用の長物だと論じた意味も上の図の中に在る。資料４枚程で説明しようと思う。先に投稿様式が間違っていて、再投稿になる。

兎角自然科学は、狭い専門領域に細分化され、特殊な専門業界にしか通用しない様式での解釈の狭量意識に囚われ過ぎてしまった。それが現代科学の姿に見える。誤解されそうだが、私が主に論じる対象分野はすべての自然科学の論拠となる基礎概念に関するものである事をお断りしておかなければならない。それは理科教育の教科書の内容に関する物になろう。応用科学は凄まじい勢いで、進展し続けている。例えば、医学生理学や情報関連技術の研究対象は私が論じる批判対象ではない。あらゆる自然科学の根底として、理科教育で対象とする内容について論じている。ただ、それが｢素粒子論｣になると、最先端の研究内容そのものが批判の対象になるのである。大学が『電荷とは何か？』『光の振動数とは何か？』に真剣に答えようとしないからである。

自然科学は日常生活の場面で、市民が理解できる『言葉』で解説できなければ、その専門性は疑わしいと考える。そんな意味から、自然世界を解釈する基本的視点を示したかった。宇宙の果てから、ホタルイカの世界まで光が満ちている。光が直進すると言う意味一つを考えたとき、放たれた光はどこに旅立ち、どこに収まるか。その光一粒は世界の実在物理量である。決して消滅してしまう訳ではない。何処かで何かに代わるだけで、新たな世界の一部として変換されてゆくだけである。『万物は輪廻転生』の世界であると言う東洋的解釈が有る。世界を大まかに捉えるには、光を介して広大な宇宙を舞台とした輪廻転生の姿としてとらえる視点が欲しい。前の記事、空間が世界を創造するで、世界とは？空間とは？その素原『エネルギー』とは？等とその極限物理量光との関係を考えて見ようとした。ここでは、全ての世界の根源は『光』一つのエネルギーの極限的実在物理量で構成されていると言う基本認識で論じている。光が素粒子である。　上の①図のエネルギー空間分布δｑ(r,t)は光を取り上げれば、②図の光一粒の解釈量である。このエネルギー空間分布式については、光とは何か？－光量子像ーにその意味を解説した。そちらをご覧いただきたい。

その光を光量子エネルギーと観たとき、そのエネルギーの速度は『光速度』と言う空間の特性によって決められる値になると見る。その速度が空間定数値で決まる意味を③図に表した。③図のベクトル計算で、単位ベクトルの取り扱い方が普通の数学と異なるかも知れない。（自己流解釈？それは、ベクトルの逆数を、分数をどのように解釈するかの数学的規定が無いので、自分なりの規定に基づいたためであろう。数学での｢ベクトル計算｣は具体的目の前の『空間』を考えるより、抽象的なベクトル概念での解釈になっているように思う。例えば微分演算子rot x などでも、ベクトルxを空間の長さで微分する訳であるが、空間の長さをベクトル量と意識して計算しているだろうか。長さは、その対象空間の方向性を加味した長さ(ベクトル量)として捉えないと抽象的で、曖昧な空間論になり易い。ベクトルでの割り算の問題と思う。）

光を含めた電磁エネルギーが空間を伝播するとき、そのエネルギーには空間的軸性と直交性の二つの特性が存在すると見られる。上に述べた事を空間上に表現してみれば④図のようにまとめても良かろう。以上がエネルギーの舞台空間での振る舞いに関する大まかな捉え方の解釈です。