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地磁気とコンパス

【投稿日2012/09/13】

(2019/07/12)追記。なぜこの記事も表題が小さく、標準形式でなくタグ類が示されないのか。地球表面に流れているエネルギ―流が地磁気の本質であることを理解することが電気磁気学の新しい学習の方向性に重要である。

地磁気とは何か?(2019/07/13)以下の修正追記。 地球は一つの磁石でもある。こんな大きな星が磁石の特性を保持している。何故かと不思議である。しかし、その物理的解釈が得られているとは思わない。地球の北極に磁石のS極が、南極に磁石のN極が張り付いている訳ではない。地球の中心にマグマの電流(電子の逆流でも無かろう)が流れている訳でもない。磁界は磁束概念で捉えているが、そんな磁束と言う自然界の物理量が有る訳ではなく、技術量でしかない。厳密に考えれば、人間の解釈上の評価量でしかない。実在する自然界の物理量ではない。しかし、現実に磁気と言う解釈で捉えて、実に都合よく便利な解釈法である事には変わりない。特に大洋を航海する船にとって、方位を知る事が安全上欠かせない。コンパスが常に北極を指し示すことの意義は大きなものである。そこで、地磁気の本当の意味は何か。その現象をどう解釈すべきか。さらにコンパスが何故北を指すか。そんな疑問は誰もが抱くであろう。教科書には、当然の如く物理学理論の常識として、磁気概念から説き起こされて、解説されている。磁気とは何かとは問わない。その空間像を問わないでは本当の『磁気』の意味の解説には成らない。電荷や電流の概念が、厳密に考えれば、その存在は曖昧な物理概念である事と同じく、磁気の本質も厳密に認識できないのである。磁気が有ると考えるのが、当たり前と言うのが常識的な答え方である。ところが磁気とはどの様なものかとその空間像をあまり追究しない。コンパスが地球の北を指す事実は間違いのない真理である。コンパスが北を指す現象の物理的解釈を物理学教科書で説明しているだろうか。磁束あるいは磁力線が地球の表面を北向きに存在するから、コンパスのそれと繋がる空間像で捉え易いから、それで充分理に適っているとしているのだろう。しかし、その解釈法で十分とするのは、磁束や磁力線はあくまでも科学技術概念でしかないにも拘らず、単純で理解しやすいからである。ただ自然の基本はとても単純であり、複雑な多くの概念の重層構造に見えるのは、人がそのように解釈理論を作り上げているからに過ぎない。自然の本質に迫れば、より単純な基礎概念『エネルギー流』に基づく解釈法で認識するのが結局は心に納得しやすい筈だ。それは電気磁気学理論の矛盾を排除した観点からの、総合的解釈として纏めたものである。地球表面のエネルギー流である。そこにはまだ不可思議が残っている未知の解き明かしの魅力も含んでいる。何故地球等の惑星はみんな同じ方向を公転し自転しているかの訳が理解できない。地球を回すエネルギー流のある一面が地磁気として認識されるものと見做せよう。太陽系全体の回転空間エネルギ―分布がその謎を握っているように思えて仕方がない。その意味での認識を現したのが図である。図の①のように西から東向きにエネルギーが流れていると解釈する。偏西風と同じように。その地表面のエネルギー流の密度分布がどの様であるかは分からない。一つの捉え方として、②のように解釈したい。データを検証しなければ、科学論としては認証され、理解される事はない。しかし、実在しない磁束と言う概念で解釈しようとしても、100年経っても本質には迫れない。

コンパスが何故北を指すか? オリエンテーリング用のコンパスが手元にあった。理科実験用のものもある。その写真も示しておこう。地磁気の解釈にはいろいろの話が付きまとう。渡り鳥に関連付けたりしたくなるのもやむを得なかろう。それ程コンパスが方位を指し示す確実性は見事だと思う。そこで地表面のエネルギー流で、何故コンパスが北を指し示すかという理由になる。そこには「磁石・コンパス」の磁気的意味を解釈しなければならない。当然ながら、コンパスも地球と同じく周りにエネルギー流が存在すると解釈しなければならない。磁界・磁気概念の本質で、そのエネルギー流の方向性は説明してある。序でにコンパスのエネルギー流も再び示しておきましょう。コンパスのエネルギー流と地磁気のエネルギー流とが干渉すると、どんな力が働くかと言う『問答』になろう。大河の流れに直角に水を流し込んだ時、どんな流れに成るかと同じ考え方で捉えて良かろう。その様子を、コンパスに働く「回転トルク」として、簡単な図に表した。

エネルギー流間の近接作用力 地球表面のエネルギー流とコンパスのエネルギー流の間で、相互作用力が働く。この作用の力は『近接作用力』である。万有引力のような離れた物同士に働くと定義する『遠隔作用力』とは異なる。私は全ての力は『近接作用力』と解釈している。それがこの図で解釈するコンパスに働く「回転力」であり、トルクと言う。コンパスの指す方向は地表表面のエネルギー流とコンパスのエネルギー流との間に働くエネルギー流間の相互作用力が生じる。その結果地磁気のエネルギー流に直交して安定に成る。そのコンパス周りの合成エネルギー流は、コンパスの下側で僅かに密度が大きくなると解釈する。地磁気は、古くから測定されているようだ。その測定値は時間的、季節的にも変動するようだ。また伏角も同様に変動するらしい。机上で観測すると、北緯36度のここでも、必ずしも指針方向は下向きに成っていない。観察すると、伏角が逆に仰角の上向きになっている。

新世界への扉 コンデンサの磁界

ーコンデンサの磁界ー 「磁界は電流によって発生する」と言う電気の常識の『間違い』で世界は支配されている。その常識が間違いである事を『実験データ』で示す事が「科学的手法」だと認識している。それが『コンデンサ内に磁界が存在する』ことで十分であろう。電気磁気学の理論には、コンデンサの中に磁界や磁気は存在しない事で理論が構築されている。物理学の電磁界は『電界』と『磁界』の二つの概念で認識される。電磁石・コイルは磁束・磁界によって解釈し、コンデンサは電荷・電界で認識する。その二つの全く異なる概念で一つの電磁界を認識し、論理的に納得できていると思い間違っている。何故疑問を抱かないで居られるのかは、人間の思考過程の心理的意味合いを含めて、その不思議を考えずにはいられない。こんな世界の常識に反論しなければならない事自体がとても悲しい事である。

前書きはその位にして、電気回路の機能要素である『コンデンサ』の意味に踏み込んでみよう。左の図版①はラジオの同調回路の例である。バリコンと言う可変コンデンサとコイルの組み合わせで、ラジオ放送局の選局をする。アンテナから放送電波のエネルギーを取り入れコイルL[H(ヘンリー)]とコンデンサの容量C[F(ファラッド)]の調整で、ラジオ周波数 f [Hz(ヘルツ)]が決まる。このコンデンサはどんな役目を担っているかを考えなければならない。コイルもコンデンサもエネルギーを貯蔵し、その二つの間で、エネルギーをキャッチボウルしているのである。電気理論では、コイルは電流に拠るエネルギー、コンデンサは電荷(電子と(+の電荷?))に拠るエネルギーと同じエネルギーを種類を分けて解釈する。どちらも全く同じ『エネルギー』であるのに。

図版②の(イ)のように二枚の金属箔で誘電体物質を挟みこめばコンデンサになる。その電気的意味は(ロ)の電極に対向して現れるプラス、マイナスの電荷が二枚の金属板の間に電界(仮想概念)を発生させる。その電界がエネルギーになると解釈している。エネルギーは電荷に拠る電界が無ければエネルギーにならないと解釈するのが教科書の「電気理論」である。何も電荷など考えなくても、電極版の間の空間にはエネルギーという実体が存在する・実在するのに。この『エネルギー』の実在性とその教科書的解釈の間違いを明らかにするのが、ここで述べる実験に基づく結果である。

-コンデンサ内の磁界検出実験ー先ず実験回路を示そう。上の高電圧試験回路はケノトロンに拠る整流回路で、試験ギャップに負極性の高電圧を掛ける接続を示している。試験ギャップはロゴウスキー電極で構成し、そのギャップが所謂コンデンサと同じ機能を担うと言える。そのコンデンサのギャップ内に磁界が存在することを証明する実験結果を示そうと言うのである。この高電圧試験装置は雷放電現象や高電圧絶縁破壊現象の解明試験に使う、電力技術分野の基本装置である。高電圧技術ではこのロゴウスキー電極をコンデンサと言う見方で捉えることは余りない。しかし、やはり高電圧印加のコンデンサである。巧い事に、磁界を検出するマグネットは簡単に手に入る。だからコンデンサ内の磁界の検出が簡単にできるのである。『瞬時電磁界理論』とは および『静電界は磁界を伴う』の解説で述べたように、電界と磁界が単独に存在する電磁界は無い。しかし、静磁界の中の電界を検出する方法はない。それは電界検出器が無いからである。図版④に磁界検出マグネットを示す。(イ)は理科実験用の市販マグネットである。(ロ)は家庭用市販マグネットで、キャップが樹脂系のものが円周径方向に磁極N,S となっている。それに工作を施し、中心に留め具を付け、木綿糸で吊り下げて利用した。実験に利用したのは時間的に短時間で切り上げざるを得なかったので、殆どが(ロ)の検出器を使って終わった。

実験実施時期と場所。昭和61年10月~11月。長岡工業高等専門学校、電気工学科の高電圧実験室。

実験結果。

図版⑤は理科実験用磁針(イ)を使った数少ないデータである。この磁界検出は、平板電極間の空間の磁界を検出する訳であるが、空間には地磁気がある為、それを基準にした『東西南北』で測定しなければならない。しかし、一番分かり易い『『北側』だけの測定しかできないで終わってしまった。『東西側』の測定なしには実験に最終的な結論を述べるまで至っていない訳ではある。それも、日本の歴史に埋没した社会的事件が故に、実験の中断のやむなきに至り、今日まで『真理』は埋没のまま二十数年経過した。しかし、当該実験は理論的予測を立てた上での『理論検証実験』であり、『偶然の発見』と言う『一般的発見』とは異なる故に、僅かな『実験データ』であっても、その内容と意義は大きい物と断言できる。上の 6 枚の写真は、先ず初めに、 印加電圧0 [kV] で地磁気の基準方位を確認した。写真データは上部電極に負極性の直流高電圧を印加した場合に、地磁気方位『北側』に磁針コンパスを絶縁指示棒で保持して、その各電圧に対する磁針の指示方向が変化するかどうかを検証したものである。コンデンサ内に磁界が存在するなどと言う基礎概念は『電気磁気学理論』には無い。平板コンデンサ内に設定した『磁針コンパス』が、その印加電圧の大きさを変化させた時、地磁気の方位を向いたままなら、教科書の理論通りに、コンデンサ内の時間的に変化しない電界は『ファインマン物理学』が指摘する通り、『電気』と『磁気』は別々の現象である事になる。もし、磁針が電圧の大きさに拠って、指示方向に変化があるなら、それは私の『瞬時電磁界理論』の通り『電界と磁界が単独に存在する電磁現象は無い』という証であると解釈出来る。写真は印加電圧がそれぞれ -10 [kV]、 -15 [kV]、  -20[kV]、  -25 [kV]および   -30 [kV] の各場合の磁針の指示方向を確認したものである。残念ながら、電極間空間ギャップには北側だけでも中心部から外側周辺部並びに、上部および中間部など空間全体でどのように印加電圧に拠る磁気方位が変化するかを、細かく調べなければならないのであるが、中断せざるを得ない『怒り』を抑えた。恐らく私が実験しなければ、今まで誰も実験で検証しよとはしないであろう。

さて、図版⑥で磁界検出器(ロ)の円形マグネット(フェライト?)を磁界検出に用いた訳がある。それは当初、クーロン力に拠ると反論されるだろうとの思惑があり、それを避ける意味で、方向性の無い円形磁石に拠って磁界検出を行った。そのデータの一例が上のカラー写真である。以上、私が『物理学基礎理論の矛盾』を唱えている実験的根拠の全てがここに示した『静電界即ちコンデンサ内の磁気の実在性』に在る事に尽きよう。

(2011.12.22.追記)しかし、残念ながらそのコンデンサ内の磁界の分布状況の全容は把握しきれていない。磁界検出の実験当時の検討内容の記録が本に挟まれていた。ロゴウスキー電極の周辺部の磁界検出に於いても、地磁気との関係で、N(北極)側だけしかデータは採っていない。周辺部360度では、検出磁界も安定性の意味を考えなければならない問題が山積に残されている。その一端の様子を認めたメモである。当時の落書きの様に記したメモである。実験初期の、小型のコンパスを使って、周辺部の状況を観察したメモであろう。当時を思い返すと、ロゴウスキー電極の地磁気の東西方向で、コンパスの指示する方向が安定せず、振動や、一方向にゆっくり回転する等の現象を確認した事を記憶している。この時の極性は正極性の電界で、印加電圧2kVと読める。地磁気の方向の印が無いのが残念である。このような『静電界中の磁界検出』と言う物理学理論の大前提を破壊する様な実験に挑んだ事が、科学界の常識からは気違いじみて見えた事だろうと思う。今でも何方がこの『自然科学の真理』に挑戦され、説き明かして頂けるかを期待している。

(2016/06/23)追記(2017/11/07)追記 以下を削除。

電流計は何を計るか

電流計は電流を計ると、誰でも当然のことと思うだろう。電流とは、誰もが電線の中を流れる何かであると思っている。それは『嘘』である。電気回路のエネルギーを伝送するには導線が必要である。一般家庭の電灯線でも最低2本の導線でエネルギーが供給される。大電力は3相3線式の送電線路になる。皆その電線の中を電流と言うものが流れていると解釈しなければ、電気回路の意味が分からなくなってしまう。どこの物理学者に聞いても、電流とは電子が電流と逆向きに流れていると答えるでしょう。電気の基本法則に『オームの法則』があり、学習の最初から電流の意味が教えられる。鉄塔の送電線路で、電線の鋼心アルミ撚り線の設計も電流密度で太さが計算される。流れていない電流が電気回路の基礎概念として世界の物理学教科書の基礎をなしている。物理学理論を解剖する。その好適例として、電流・電子概念を取り上げる。先ず最も身近な「可動コイル型電流計」(直流の電流計)をその考察対象として取り上げる。計測の原理は、電線の中の電流などを計るのではなく、流れると考えている電線コイルの周りの磁気と永久磁石の磁気との関わりで働く相互関連の力を利用しているのである。その電流計の概略図を示す。この電流計の働き・動作機能を解明するには、幾つかの電気の基本法則から考え直さなければならない。電線あるいはコイルの周りに、電流による磁界、磁束が発生する。その『電流と磁界の関係』は①アンペアの法則によって解釈される。(2013/03/05)追記。図に「可動コイル型電流計」の構造を示した。永久磁石の磁場内に計ろうとする回路の電流が流れる可動コイルを組む。電流の量に比例してコイルの磁場と磁石の磁場との磁力の相互作用で、コイル軸に固定した指示針が回転する。その回転量で電流の値を読む方法が「可動コイル型電流計」の動作原理である。『微弱電流』測定は『検流計』による。その原理は同じであるが、コイルに軸に鏡を付け、その鏡の光反射を利用すれば、微弱電流によるコイルの微弱回転をも検知でき、拡大した大きな振れを検知できる訳である。それは電流値の値よりも電流があるか無いかの検知が主な測定目的であろう。要は電流と言うが、電線内に流れている物など全く測定していないのである。空間の磁気状態の相互力を検出しているだけである。

可動コイル型電流計の計測する電気量 電流と電圧の正体にまとめた。負荷電力に関係する量を可動コイルに貯蔵することで、『負荷電流』なる電気量評価をしているのだ(2013/5/29 追記)。

①アンペアの法則 ところが、この事に『嘘』がある。「この磁界と電流の間に途轍もない『大矛盾』が存在する」ことを明らかにすることがこの論文の主題でもある。それは電子概念の矛盾点である。そのことを論じる前に、磁気とは何かを先に考え直しておこう。コイル電流による磁界は②右ねじの法則で共通認識されている。

②右ねじの法則 電流と磁界の向きの関係を右ねじで解釈して分かり易い。図の(ロ)のように円形コイルに電流 i が流れると、磁気・磁束密度Bの向きに磁石のN極が発生すると同等の意味で説明される。この電流 i が何故磁石と同じ働きをするかは誰も答えられない。それは、電流が何であるかの説明が誰も出来ないからである。電流が電子の逆向きの流れと一応説明するが、決してそれ以上に深くは考えないで済ませているのである。深く追究すると、分からなくなるからである。専門家のそれが得意技である。確かに、コイル電流が磁石と同等な働きをすると教え込み、無理に暗記させるうちに、何となく真理のように思い込むことになる。それが人間の『脳』の機能の特徴であるから。しかし、一つ疑問を持つと、理解できない、納得できない事に沢山ぶつかるのである。ここで簡単に、『磁気とは何か』についても触れておきましょう。もともと自然界に、磁束・磁束密度なるものなど存在していません。電気回路の技術法則として、便利な概念であるから、共通認識に取り入れただけであり、深く考えれば矛盾している事なのである。「静電界は磁界を伴う」を発表してから、磁界とは何かを考え続けて、その意味を自分で納得できる結論に到達した。磁気とは空間のエネルギー流である。

③磁気とは空間のエネルギー流である。方位コンパスを例にその向きを示しておきましょう。マグネットのN極は磁極の向きに対して、エネルギーは左ねじの向きに流れるのである。この向きを決めることに長い時間を要した。物理学理論は空間に存在するエネルギーの実在性を認識していないのである。ポテンシャルエネルギーも運動エネルギーもエネルギーを担う質量を必要としている。光が空間のエネルギーと言う認識が無い。磁気エネルギーは磁束密度、電気エネルギーは電束密度と、その実在しない概念によって捉えているが、そんな概念が無くても、エネルギーはエネルギーとして空間に実在しているものなのである。

さて、そろそろ結論を急ごう。電流が電子の逆流と考えるならば、その電子とは何者かを明快に説明できなければならない筈である。教科書は子供達に教える、未来に向かう指針である。その定義は、負の電荷と小さな質量を持った素粒子であると。もし電線の中を電子が通るとしたら、その電子の定義概念から、電線の外に磁気が発生する訳を説明できなければならない。電子の空間像をどのように認識しているか。誰も答えられない。電子とは、その空間的な実在性を如何に認識するかである。結論は、空間のエネルギー流でしかない。右の図の電流 i  による磁界Bが電子のどんな特質によって生じると言えるのだろう。アンペアの法則は電子・電荷概念の無い時代(19世紀初頭)の法則で、その理論の周回積分値の実証は出来ない。電子が電荷を保持すると言うなら、電気力線が電子に入り込む描像で捉えれれる。その領域がエネルギー空間場となり、電子の領域とも見做さなければならない。その電子のエネルギーが電線金属の中から、金属導体の静電遮蔽を乗り越えて、どんな理屈で導線外部に磁場エネルギーを生み出すと考えるのだろうか。更にもう一つ電子流の矛盾として挙げておかなければならない事がある。電子が負荷にエネルギーを供給するには、エネルギー保存則を補償しながら、どのような供給能力を持つと解釈すればよいのだろうか。殆ど説明できない矛盾である。(2013/04/30 追記)何が矛盾かという意味を解説しておきたい。電気回路で、負荷にエネルギーを供給する。ランプを付けると言う意味は、ランプにエネルギーを供給するから、そのエネルギーをランプでエネルギー形態を変換して、光として放射するのである。そのエネルギーを光に変換して放射する訳であるから、その『担い手』を電子に求めるなら、電子は電源からエネルギーを負荷のランプまで運ばなければならない。負荷で『エネルギー』という荷を下ろして、ランプに届けるとする。負荷に『エネルギー』という荷物を届けて、帰り道は『エネルギー』分だけ身軽になる筈である。電子に『エネルギー運搬役』を課すことは、『電子』概念の定義には無い責務である。『電子』もきっとそんな仕事を仰せつかっても、『エネルギー保存則』に違反する様な大それた責任は取れないと、駄々を捏ねるに違いない。『電子』は行きと帰りで『エネルギー保存則』に戸惑うだろう。要するに電源から『エネルギー』をどのように負荷まで運ぶかという基本的解釈を問うのである。その意味で、基礎のほとんどは矛盾から成り立っている。と看做さざるを得ない。

(2013/09/25)追記。『電子』とは?-物理学的「お化け概念」の図。電子とは何者か昭和61年、長岡高専で電気磁気学の講義をしていた『中曽根臨時教育審議会』の抹殺対象の生命の危機の中で疑問の原点に成った。それが『電荷』とは何かであった。(2016/04/27)追記。こんな抹殺対象だったなどと書く自分が情けない。しかし、今考えれば『以下余白』の不覚で既に長岡工業高等専門学校に在籍していなかったのだと分かり、巧妙な方法で殺害するより他に対策が無かったのかと理解できる。

『静電界は磁界を伴う』の検証実験が『電荷』の空間描像を明らかにするための挑戦であった。その後日本物理学会で電流矛盾などを説き明かす説明資料に使った図面である。電荷概念で最も馴染みのある用語は『電子』であろう。素粒子物理学研究では、ヨーロッパのSERNでは『陽子』加速の実験が行われている。『電荷』のプラスとマイナスの違いがあるが、素粒子加速では『電荷』概念に基づく加速は電界によることに成る。そこで、『電子』の加速も『陽子』の加速も、電極の電界方向だけの違いで、原理はみな同じである。『電子』を加速したいとなれば、その素粒子の寸法や形状および電荷の分布状況をどのように認識しているかが重要な原理解釈の基本であろう。それでは皆さんは電荷がどのように素粒子に付帯しているものと解釈するかを答えられるだろうか。そこで考える一つのモデルを示して、その電磁界内での『電荷』および『電子』の実像を考えて見ようと言う意味で示した。今は昔に成ってしまったが、ブラウン管式テレビの『ブラウン管』は、電子銃からの『電子』を制御するブラウン管内の電気回路はブラウン管に張り付けた電磁コイルである。電気理論では、『電荷』は磁界で制御はできない筈なのである。SERNも電磁石で円形軌道上の加速法が採られている。いろいろ苦心の加速説明をしているが、ローレンツ力では『電荷』と『磁界』の間での空間的遠隔作用力の原理説明は出来ない筈である。上の図で、『電荷』と陽極板(プラス電極)間の空間に加速するための電気力線を仲立ちにすると考えたとき、遠隔作用力の元が電気力線と言うことに成る。何故電気力線を仮想すると、加速引力の役目を果たすと言えるのだろうか。電気力線の存在は、それだけでその空間には『電界エネルギー』が存在すると考えなければならないのだが、その場合はそのエネルギーは何が供給しているものと解釈すれば良いのだろうか。陽極からの電気力線かあるいは電子からの電気力線からかにより、どちらが供給する場のエネルギーかを決めなければならない。しかし、場のエネルギーと言う解釈は、粒子加速の場では考えない事にしているようだ。理論物理学では、空間のエネルギーと言う質量に付帯しない概念は曖昧のまま、あるいは無視しているようだ。さて電界と『電荷』の間の力は電気磁気学の理論に従っている。しかし、『電荷』と磁界の間に働く力はどのような原理に基づくのだろうか。『電荷』から電気力線が磁界に届いたとしても、どのような磁界との関わり方で電気力線に作用力が及ぶと言うのだろうか。理論では『電荷』が速度を持つとその周りに磁界が生じると解釈するのが専門家の意見であろう。それがアンペアーの法則の意味であるから。ここではじめて、『電流』が磁界を生むと言う原理を考える糸口に到達した。上の図の『電荷』が移動すると、どのような訳で電気力線が磁界に変化するのだろうか。マックスウエルの方程式がその辺の理由の解釈原理には成っている。『電荷』と『磁界』は原則的に別々の概念であると成っている。『電荷』からどのように『磁界』を生むと説明するのだろうか。『電子』一粒が運動すると、何故『磁界』を生むかが26年前の疑問の原点である。関連の様々な周辺の概念を検討した結果に於いて、結局『電磁界理論』そのものが矛盾のまま構築されて、複雑怪奇の理論体系に成っていると言う結論である。どうぞ皆さんにお願いがあります。電荷が動くと何故磁界で出来ると解釈するかを御自分でお考えいただきたい。この様に法則が成り立っている、言われているからでなく、自身で理論の根本から納得する解釈を導き出して欲しい。その事で、『電流は流れず』と言う意味の『電流』の概念を納得出来ると思う。

磁力密度 f=rot(S/v)  日本物理学会講演概要集第63巻 p.310. に関連記事

参考記事 磁界・磁気概念の本質 電流は流れず 『電荷』と言う虚像 ファラディ電磁誘導則・アンペア周回積分則の物理学的矛盾