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光速度一定とは

はじめに
光とその伝播現象について、過去1世紀に亘って『特殊相対性理論』がその社会現象とも見做せるほど華やかな話題の中心を成してきた。世界は『電荷』と『質量』を持った素粒子から構成されているという基本認識にある。その中の『電子』も電気回路での役割を突き詰めれば、それは『エネルギー』の流れでしかない。エネルギーの塊を粒子と看做せば、それはあたかも質量を持った粒子とも見做せる特性を示すであろう。電磁波もエネルギー粗密分布の縦波であるから、光速度一定と言うことが示す意味を明確にするには、その速度の主体である電磁波と言う光を空間像として認識する必要がある。物理学理論で光の実相を空間認識として示すべき問題が残されている筈だ。光の粒子性と波動性と言う二つの解釈の間の曖昧さを統一して、その訳を明らかにしてこそ物理学の筈である。どんなに数式で論じても、光の実相を説明したことにはならない。『光速度一定』と言う事の中には、とても多くの問題を統一して論じなければならない意味が含まれている。一世紀前の電気磁気学論では対応できない筈だ。光が伝播するという空間をどのように定義するかも問われている。

光と電磁波とエネルギー
光とは何か?光の振動数とは何か?光の粒子性とは何か?その答えは空間のエネルギー分布として認識出来るかに掛っている。光は電磁波だと解説される。それなら電磁波とはどのようなものと捉えているのか。電磁波のエネルギーをどのように理解しているのか。放送局などの電波送信は大電力の放射設備である。エネルギーの送信なのである。電磁波をどのようなエネルギー空間像で捉えているのか。まさか振動数でエネルギーを計算出来る訳がなかろう。放送電波の半波長もエネルギー空間分布波なのである。電界・磁界の方程式で評価するだけで、その波が電界・磁界から算定される空間に実在するエネルギーの分布波だと何故捉えないのかが人の思考の科学論の不思議なのである。放送電波も横波でなく、エネルギーの縦波の電波である。その認識が有って初めて光の意味が分かるはずだ。光の振動数ν[Hz]とプランク定数h[Js]から、光あるいは光量子のエネルギーをε=hν[J]と解釈する。1秒間の振動数がどのような意味で光のエネルギーを評価出来ると考えるのか。そのエネルギーとはどんなエネルギーを評価したものか。その式の持つエネルギー量はただその周波数スペクトラムの構成基本粒子・光量子の一つの波の単位エネルギー量の意味を表現したものである。その作用性を評価する同一周波数の光の群の一粒のエネルギー量なのである。電気回路で解釈すれば、1サイクルは二つのエネルギーの山から成る。電力の場合は、周波数が決まっているからスペクトルは単一周波数だけである。そこでは基本エネルギー量を規定はできない。電線路一回線に一つのエネルギー流波しかないから。また、電力に負の解釈が有っても、エネルギーに負は無い。1秒間ではエネルギー総量はその山の2倍周波数を掛けた分になる。周波数f[Hz]の電力p[W]であれば、エネルギーの単位となる一山分はp/(2f)[J]のエネルギー量である。例えばf=50[Hz]の電力線なら、一山のエネルギーは3000[km]の長さに分布したエネルギー波となる。そんな長い送電線はなかろう。だから一般の電線路のエネルギー分布は、その線路全体に亘って殆ど直流分布と看做せるエネルギー空間分布が時間的に変動しているようなものとなる。電線路のエネルギーはそのように空間的に捉えられる。そこには電線導体内の電子流などと言う解釈は意味を成さない。さて、そこで光のエネルギーはどのように捉えるかとなる。光が電磁波だと言うなら、電磁波は空間を電線路無しに伝播する訳だから、電線路伝送エネルギーと同じく空間に分布したエネルギー伝播現象である。電磁波と同じと言う光も当然空間を伝播するエネルギー波の筈である。 ε=hν[J]  この式にどんなエネルギーが見えますか?空間エネルギー像が描けますか。光の空間エネルギー像をプランク定数と振動数でどのように認識できるかの物理の問題である。この式による光量子のエネルギーと言う意味はその振動数の光の量子的効果を認識できる点にある。その波長の光は物質に作用する時、他の波長の光と異なることを認識できるという点で有効な捉え方が出来る式である。その理由、訳を知るには何故振動数がどのようなエネルギーの意味を生み出すかを説明しなければならない筈だが、それは困難であろう。何故その振動数が重要な意味を持つかを理解するには、光の作用性としての空間的特徴を知らなければ分からない筈だ。その意味で、前の記事光量子空間像(D線)が参考になれば良いと思う。末尾にマックスウエルの電波伝播方程式に関係して、電磁波の伝播現象の図を載せた。一般には電界と磁界とに因った、基本的な結ぶ付きで論じられるが、電界は必要がないとした。その訳は、今までの長い電磁気現象の総合的な考察によって、空間エネルギーの形態は二つに分けられると解釈する。空間伝播の直線的流れのエネルギーと磁気的と解釈する軸性エネルギー回転流の二つに大別出来よう。空間を光速度で伝播するエネルギー流が、光を含めて電線路エネルギー流などにも見られる、その基本的姿である。それに対して直線的に伝送しないエネルギー流即ちある空間に留まったエネルギーの形態がある。それがマグネットのような軸性回転エネルギー流になる。地磁気のようなものも地球表面上に沿って回転している軸性エネルギー流と看做せる。少し解釈を広げれば、そのエネルギー流が基本的には地球の回転の原因となっているエネルギー流と解釈したい。そのような磁気と看做す局所的(地球表面と言う広さではあるがやはり局所的である)軸性エネルギー流を基礎に置けば、その直交方向を電界と解釈しているに過ぎないのだ。『電荷』がない以上電界が存在する根拠も無くなる。「少し述べて置きたい。無負荷電線路のエネルギー分布は電圧と言う概念に対応した電線路コンデンサの空間貯蔵エネルギーの様相で認識するが、電源電圧の時間的変動に対応してエネルギーの流れはあるから、単なるコンデンサ回路とは異なる。しかし無負荷で有れば、長い電線路コンデンサ負荷とも見做せる。その場合、コンデンサ充電の伝送エネルギー流と電線路空間の一点に生じるエネルギー流は電線路導体に直交した軸性エネルギー流の形態を取るかとも思われる。もし電源が一定直流電圧なら、その電圧・電界の様相は軸性エネルギー流となろう。」空間の磁界をマグネットのコンパスでその存在を検出できるが、電界を検出する器具は無い。電磁現象を示す『エネルギー』に静止状態は無く、光速度流にあると観て良かろう。『エネルギー』の静止とは原子内のマグネットの軸性エネルギー流となる、質量化された状態と看做せよう。

光の伝播空間と速度
光は観測者の為に伝播する訳ではない。光は空間に放射された瞬間からその空間の特性に従って伝播する。水の中、空気の密度、ガラスの中あるいは障壁の存在などその伝播媒体の特性や空間構造に従った速度、方向で伝播する。光速度の基準は理想的な真空空間と考える。観測者が光の伝播にどのような相対速度で観測しようと、それには一切無関係に光は伝播空間の特性で決まる速度で伝播する。その基準空間座標を「光規定空間」と定義する。所謂『絶対空間』である。『特殊相対性理論』とは全く違う。観測者が『光規定空間』に対してどのような速度にであるかによって、光との関係はすべて普通の『相対速度』として観測される。何も特殊な関係は無い。例えば仮の話であるが、絶対空間に対して光速度のロケットから光を放射したとする。光は光源から離れた瞬間に、放射方向に一定の光速度で伝播する。ロケットの速度には全く関係しない。ロケットの進行方向の前方に放射すれば、ロケットの観測者から見れば光の速度即ち相対速度はゼロとなる。エネルギーの塊と一緒に進むことになり、どんどん高密度エネルギーの中に進むことになり、高熱に焼かれるだろう。決して特殊な現象は起きない。光は空間エネルギー分布の縦波であるから。半波長でもエネルギー密度分布波であるから。振動数がエネルギーとなる訳ではないから。その絶対空間がどのような座標と看做せばよいかは分からない。太陽がその絶対空間に対してどのような運航をしているかも分からない。光が真空の空間で『光速度一定』で伝播する空間を『光規定空間』と定義するだけである。何者にも支配されないで光が伝播する空間、それが『光規定空間』である。その空間を人は認識できないかもしれない。当然地球表面では空気の影響も受け、地球の自転・公転によって天空からの光はすべて相対的なものとなる。

『光速度一定』と相対速度

光と言う物理的評価対象はエネルギーの自由空間での光速度伝播現象として認識出来る。その空間での伝播速度が『一定光速度』だと解釈する。宇宙からの到達光を速度を持って運動している地球上から観測すれば、光の一定速度での伝播に対して必ず観測は相対速度になる。しかも空気が有れば、真空とは異なり或る意味空気も誘電体と看做せる。それは観測に掛らない程の真空との差であるかも知れないが。しかし『特殊相対性理論』での『光速度一定』と言う意味は、光が主体的ではなく、人間の解釈が主体的になる捉え方になっている。人から見て光は一定と解釈してよいという意味である。日住生活で、朝日が山の端に顔を出す時、その太陽光は金色に輝く。日が沈む夕日になれば、赤方偏移で赤い夕焼けになる。同じ太陽光線が地球の回転との関係で観測は必ず相対速度で観測されるからの現象である。ドップラー効果と言いながら、光の空間エネルギー密度波の解釈がない為に、いろいろ解釈が混乱しているようだ。日常の感覚的認識が高度の数式解釈の物理学理論より自然を理解するには重要である。相対速度は光を観測するその光のエネルギー分布の波頭値が観測波長の短縮・伸長により変化することに表れる。それがドップラー効果と言う現象である。朝日と夕日の意味も波頭値の変化が原因である。光の空間エネルギー分布の認識が基本に無ければ、『光速度一定』の意味も理解できない筈だ。

(参考) 電磁波の伝播現象の図

アンテナから放射される直前は電気回路のエネルギーである。そこでは閉じた軸性エネルギー流の状態と解釈した。断面は閉じた円環のNS極となっている。図のようなエネルギー流が電波として放射された時点で、光速度のエネルギーの縦波となり、ただ空間エネルギー分布密度波となると解釈した。障害やアンテナによって電波が光速度伝播を止められた時点で、軸性エネルギー流になると解釈する。エネルギーの静止と言う状態は、『静電界は磁界を伴う』の実験でのロゴウスキー電極間の環状軸性エネルギー流の磁場としての流れになると考える。要するに電界と言うのは軸性エネルギー流に対して直交した方向を評価した概念でしかない。それが『電荷』を必要としない解釈である。

 

強誘電体のエネルギー特性

コンデンサ材料としてチタン酸バリウムが使われている。それは強誘電体と言われるセラミックスである。チタン酸バリウム(セラミックスの基礎)にその特性として、誘電性、焦電性および圧電性の意味が解説されている。特に圧電性の具体例として、電子ライターの点火現象に興味を持った。

主な3つの特性を合わせ考えると、基本的には『エネルギー』で統一して捉えることが出来よう。『電荷』否定と『エネルギー』による統一解釈を探って。

%e5%bc%b7%e8%aa%98%e9%9b%bb%e4%bd%93%e7%89%b9%e6%80%a7強誘電体特性 チタン酸バリウムのような強誘電体はその存在する空間のエネルギー(電気、熱および衝撃圧力)によってその内部貯蔵エネルギーが変化する現象であると統一的に捉えることが出来よう。電気も温度も圧力もその基本量は『エネルギー』で単位はジュールである。

電子ライターの着火特性 全くの素人で、セラミックコンデンサは昔多く利用したが、強誘電体の物理的特性など考えた事もない。しかし先日コンデンサのエネルギー貯蔵特性で、磁気ループで解釈しようかと考えたが、この強誘電体特性の意味を知ってから、磁気ループでの解釈は無理であろうと考え直した。前の記事で、エネルギー貯蔵の空間的壁とその解放がこの強誘電体の解釈に巧く当てはまると考えた。電子ライターの着火現象は衝撃圧力エネルギーによって、セラミックスの格子構造が変化し、その貯蔵エネルギーの許容量が変わるために余分なエネルギーが火花として解放される現象と捉えたい。その意味を実験的に確認する方法として考えることがある。着火現象は環境の温度によって影響を受ける筈だ。衝撃圧力で放射されたエネルギーは常温ならすぐに回復し、次の火花放射に備えられる。しかし温度が零下で低くなれば、貯蔵エネルギーも量的に少なくなると観る。温度特性に火花放電の影響が現れる筈だ。

キログラムの定義改定とアボガドロ定数

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。シリコン結晶の単位胞

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。

学習と考える

『学習』と『考える』という間にある意味の違いを『考え』てみる。筆者が今、辿り着いたと思う自然科学の世界は今までの教科書的科学論とは余りにも懸け離れたところにある。それは現代物理学の世界的に認識された、科学常識の理論と全く異なるものである。何故人と異なる考えに到達したのかと、その原因を手繰り寄せてみたい。その事を『考える』という言葉の意味の中に探ってみたいと思った。『考える』という意味には、今までと異なる、あるいは自分が知っている事・知識と異なる物事に新しく挑戦して、より理解などを深めるという意味があるように思う。兎に角自分にとって新しい局面を切り開く場合に『考える』という意味が当てはまると思う。学校で、はじめて学習する場合の、学習内容も当然その『考える』中に当てはまるだろう。ところがその学習内容を、十分納得して、理解するまで考えるかという問題がある。教科書の内容はあるいは先生が教えることはすべて正しいと、『考える』事をせずに済ましていないかという問題である。『学習』は一通り教室で、先生の言う事を聞いて過ぎればそれで済んでしまう。誰もが社会的常識として広く合意を得ている内容なら、それを素直に受け入れるのが普通の理解の仕方である。だから耳や目で確認し、一つの認識の過程を通り過ぎれば『学習』の形体は成り立つ。『学習』という文字の意味をどのように解釈するかとなると、『学習』と『考える』の二通りの意味に分かれるように思う。辞書を引いて、『学習』という意味を理解すれば、それは『学習』であろう。しかし『学習』という意味を自分で辞書にある意味以外にもう少し深く、あるいは自分なりの解釈を付けると成るとそれは『考える』の意味に近くなると思う。もともと『学習』の文字を見れば、『習』は習うという意味で、むしろ考えるというより慣れる・習熟するという意味に成ろう。『学』も中々意味深長で、簡単には片付けられない。しかし『習』より学ぶという事で、『考える』比重が重くなるように思う。そんな意味の二文字で、割合軽く習うこと、あるいは習熟の仕方を学びとるぐらいに解釈してよさそうに思う。

『考える』 人それぞれに学び方に特徴があろう。自分の事で恐縮であるが、記憶力が極端に劣ると悲観していた。何故そうなったかは何らかの理由があると思う。所謂『学習』があまり得意でない。言い換えれば、偏っていると思う。記憶の訓練を怠って来たから、脳が記憶の訓練を十分しなかった為に、その機能が劣ってしまったと思う。脳はそれぞれの成長過程で、それなりの訓練と鍛え方で、その脳の機能は個人的な特性を備えるものと考えている。その事は『基礎科学』とは何だろうに示した。記憶力を鍛えなかったが故にか、全て理屈を付けて理解するより脳に蓄える術が無いように成ったか。だから理屈は強いと思う。本を読む時も、遅い分それは本当かと疑いながら読み進む傾向にある。自分の感覚と付き合わせながらそれを理解する。上の『基礎科学』云々も勝手に自分の考えをまとめただけで、全くの素人論でしかない。しかし、筆者は誠に気に入っている解釈である。それは自分の考え方の方向性を感覚的に捉えて書き表したからかも知れない。どこにも無い、あるいは常識を覆すようなことを表現するには相当『考える』作業が要求される。不図気がついて、過去の記事を読んでみた。學力とはの筆墨がある。似た記事に知識と智慧を書いていた。偏屈な自分の考え方が記事の中に溢れている。悪い癖は皮肉が多い事と思いながらも、自分の記事を読み返して、中味は良かったかと確認をする。その時の想いであれば止むを得ないと覚悟して。

教育者側 先生といわれる立場の方々は既に教科書の教科内容については十分知識を備えている。だから、改めて教育内容について『考える』事をほとんど必要とは思わない。特に教育法を工夫して、その積み重ねを続けることによって、益々自信を持ちその社会的常識のルールから逸れる事は決して許されないと思う事に成る。それはその人の『脳機能』の方向性が固まってしまい、常に物事の考え方が専門という業界方式から外れられない。極めて保守的な思考形態に縛られてしまう。一つの教育内容や教育方法を守り、少しの手直し程度で十分改革的だと考える。だから、決して原理・原則・法則を疑う等という根本的な思考の『考え』は浮かばない。捨てる事がどんなに心細いかは、その経験以外に知る術はない。昭和62年夏、人に信じられない『電流概念』の破棄を電磁界研究会での表明を記した。しかも自分の身分が全く暗闇の中に居ることを薄々感じながらの覚悟。その覚悟は今も間違っていなかったと気持ちの昂ぶりを誘う。決して教師は自分の積み重ねた過去の指導内容を捨てる事は出来ないだろう。それは同じ内容の教育にしか携わらないから、他の観方が出来ない環境にあるからがその原因である。ここで断っておかなければならない点は、自分が今になればとても恵まれた(?)環境であったと言える。長岡技術科学大学から追放されて、長岡工業高等専門学校で抹殺の為の全く異分野の教科を指導した経験である。高等学校でも教えた事の無い教科『電気磁気学』を突然高専の4,5年生に指導する事に成った点である。専門らしき分野は『半導体静止電力変換回路』の開発であったが、突然の電気磁気学の指導は精神的な負担が大きく、そのストレスが神経を過敏に研ぎ澄ませた事も一因だろうと思う。しかも教科書も無い演習であれば、全て手作りの授業である。ポインチングベクトルで全てを解釈する授業体制を採った。そんな授業はどこにも無かろう。アンペアーの法則、ファラディの法則などに矛盾がある事を授業内容の中で認識を強める事に成った。これらは教科書の内容を否定する事であるから、『考える』そのものの意味に成る。授業内容が現在の筆者の自然科学認識を生み出してくれたのだと感謝すべきかと思う。

『電荷』否定 科学概念の中で、最も根源的な基礎概念が『電荷』である。その存在を否定すれば、もはや科学論として成り立たないと見られる。何故そんな『電荷』否定に到達したかを『考える』事の意味に触れながら論じたい。 『電荷』否定への道でその詳細を述べたい。『電荷』の否定以外真の自然科学の未来は開けない。

戻り方は『考え』られない 自然科学の矛盾は納得できる解決が可能。しかし、舞鶴鎮守府、「香取丸」戸籍の行政問題の矛盾は納得できる解決の仕方が見えない。私は何者でしょう(3)故郷貝野村と舞鶴鎮守府