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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 La[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)La×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。

コイルとコンデンサの磁気ループ

コンデンサのエネルギー流と磁気ループ(2017/11/17追記)文末に解説。コンデンサの磁気ループ

電荷と電流を破棄すれば、電気回路現象は全く違った観方で解釈しなければならなくなる。電気回路要素のコイルとコンデンサの内部空間に『エネルギー』が貯蔵され、そのコイルとコンデンサ内部での形態がどのようであると解釈すれば合理的で、整合性が採れていると感覚的に納得できるかを探る事になるだろう。その観点で一つの解釈を示したい。前の記事電気回路のエネルギーをさらに書きすすめようと『エネルギー』の微視的様相をまとめようと考えたが、その前に磁気ループの考え方を述べる。

コイルの磁気ループ コイル内部の『エネルギー』の流れがそのまま磁気の環状ループを構成すると見做せる。

コイルの磁気ループコイルの磁気ループ コイルが密接したリングを成している場合には、磁気は閉じた閉ループになっている。コイル導体の内側に沿って『エネルギー』がループ状に還流していると見做せる。その中心軸に磁気のループを想定することが出来る。実際には磁気などはないのであるが、コンパスの周りのエネルギーの回転流方向性を磁気のN-S極と解釈しているだけである。その意味をとれば、上の図のように解釈できる。コンパスとは、磁気コンパスでコンパスと砂鉄の心に示した『エネルギー』の回転流の意味である。

コンデンサの磁気ループ 同様にコンデンサ内部にも『エネルギー』が貯蔵される訳であるが、同じ『エネルギー』であれば、その貯蔵形態もコイルと特別に違うものではない筈である。コイルの『エネルギー』貯蔵形態をコンデンサの場合に敷衍すれば、どのようになるかはある程度想定できるであろう。その一つの想定図を示す。(2017/11/07)下の図は後日訂正する。エネルギー流は一つになる。

コンデンサの磁気ループコンデンサの磁気ループ (2017/11/06)この平板コンデンサ内のエネルギー流は上部と下部電極板に二つのエネルギー流があると解釈した図であるが、この解釈は訂正しなければならない。おそらく上部電極からの一つのエネルギー流で解釈すべきと思う。負極電極側からのエネルギー流の流入であろうと考える。従って、図は後日訂正する。ー記事の冒頭の図が訂正のコンデンサ内のエネルギー流であるー。コンデンサ電極版の間にダブルの磁気ループを想定した場合を示した。この解釈の形態は少し考え直した方がよいかもしれない。磁気ループが単一であると解釈して場合を後日示したい。ただ基本的には、コイルとコンデンサの内部の『エネルギー』の貯蔵の基本的様相に違いがある訳ではないという点で、より自然の根底に潜む単純性を具体的に示せることが意義ある観方と考える。上の想定は新世界-科学の要-の場合を想定したものであり、誘電体コンデンサの場合に適切かどうかは判断できない。コンデンサ内の単一磁気ループの貯蔵形態は次の誘電分極と磁気ループの記事で示したい。残念ながら実験的な確認は出来ない。

(2017/11/17)修正・追記。 コンデンサ内の貯蔵エネルギーの単一磁気ループ形態を提案する。この解釈はコンデンサ内の『エネルギー』に静止状態は無いという基本的観点に立っている。誘電体の分極としてエネルギーが貯蔵されるとの解釈が一般的であろう。分子分極はやはり電荷に因る静電的歪みとしての捉え方であろう。電荷否定に立てば、『エネルギー』の空間での独立した物理量としての捉え方にならざるを得ない。そのエネルギーが誘電体の分子構造内に貯蔵される時、やはり分子内の円環流としての流れる形であろうと考える。マグネットの場合の微視的『素磁気』の考え方を採ったが、コンデンサの誘電体でもその考え方で捉えれば、『電荷』から解放されたエネルギー貯蔵の捉え方が出来ると考えた。

 

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

 

 

 

 

 

 

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、必ずエネルギー流は実在する。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。