
1ク−ロンの力
アリス:光とは何ぞやのイメ−ジを作ったところで、様々な検討に入ります。まずは図(7−2)に
1行だけポツンとある表現「何でもない図であるがもし電荷がお互いに1ク−ロンで距離が1mなら引力は90億ニュ−トン(90万トン)にもなる。」と言う表現がある。
テリス;単位を間違えてないかと言いたくなる。90万トンはアリスより重い。大型タンカ−なみだから。
アリス;そう わたしよりちょっと重い(笑い) 計算ではそうなるとでも言いたいのでしょう。
テリス;F=qQ/(4πr2ε)にq=Q=1、r=1、ε=8.85×10−12を代入すれば良い。89.96億N(ニュ−トン)になる。一方1kgは9.8N(ニュ−トン)だからkg重に直すには9.8で割って9.18億kgになる。つまり約90万トン
アリス;ご苦労様 でも1ク−ロンってそんなにすごい量なの?
テリス;電流とは1秒間に流れる電荷(ク−ロン)のことだ。1A(アンペア)は1秒間に1ク−ロンの電荷が流れていることを表す。
アリス;ちょっと待って 家庭電化製品には100W(ワット)の製品がごろごろあるけど、それって電線が1A流れていることでしょう。
テリス;直流と交流の違いはあるがその通り
アリス;じゃあ 電線が90万トンの力でひしゃげないのはナゼ? 交流だから?
テリス;とんでもない。普通の電線に1A(アンペア)の直流を流しても何の問題もない。電線がひしゃげないのは90万トンの力に耐えているわけではない。電線の金属原子で中和されて電子の塊としての電荷(ク−ロン)が出てこないだけのことだ。
アリス;フ−ン トンでもないドラマがあるネ
テリス;まったく では次!
ウッカリ書けない電磁力線
アリス;この章の圧巻は光(電波)の発生でしょう。図(7−2)〜図(7−4)は見ただけでわかってしまう。ぶつかった後の粒子が雪だるまみたいになるのは作者のユ−モアです。それに対して図(7−5)〜図(7−7)は少々歯切れが悪い。電磁力線はウッカリ書けないとか言っているがナゼ?
テリス:確かに書けない。この辺はマックスウエルの電磁方程式のみでは解けないかもしれない。一般には知られていないが電波源であるアンテナから遠ざかると電波は1/R2か1/Rに比例して小さくなる。ところがアンテナの近く、波長の長さ以内になると1/R3に比例して小さくなる。また通常と言うかアンテナから充分遠い所での電場の波のエネルギ−と磁場の波のエネルギ−は等しいのだが、アンテナの極近くでは電場のエネルギ−が圧倒的に大きい。これは物理学より工学的な見地から見るべきだが、アンテナの極近くでは電磁方程式が成り立たないかもしれない。
アリス;アンテナの近くでは電波は半人前だと言うこと?
テリス;そう言うよりアンテナの周囲で電波は誕生する。アンテナから電波が出るのではない。アンテナの周囲で作られるのだ。
アリス;でも電球から出る光も電波でしょう。それもフィラメントの周辺で作られるとでも?
テリス;金属が熱くなって出る光は金属原子内の電子軌道を電子がジャンプする際に出る。つまり原子内の空間で作られる。
アリス;いずれにしろ光(電波)の誕生の週間は電磁方程式が成り立たないかも知れない。だとすると、「光子は光速度を越えようとすると分裂して複数の光子になる」と言うのも怪しくなるネ
テリス;うむ アンテナの近くでも電磁方程式が成り立つかどうかわからないが、成り立つとすれば光子は分裂するかもしれないと言う程度のものだ。決してこうだと断言できない。
アリス;電磁方程式もまだ万能ではない。相対論もどこか怪しい。
テリス;実も蓋もない言い方をするとそうなる。
アリス;え〜 作者パクパクは光の誕生に解明できない恐ろしい謎が潜むのを感じてあわてて逃げて行きました。「光は波であるからエ−テルが要ると言うほど単純ではない」と捨て台詞を残してタッタッタッ――と
テリス;え〜 相対性理論関係の本はうっかり紹介できませんが、関係が薄い電磁気の本は紹介しておきます。「ブル−バックス」から出ております「電磁波とはなにか」著者は 後藤尚久氏です。
アリス;少々疲れますがなかなか良い本です。
ちょっと休憩 そして凍れる時期の秘法
アリス;さて本題の相対論に戻るとこれ如何に、もといた家の跡もなく
テリス;浦島太郎か!
アリス;どうもマックスウエルの電磁方程式から導く「光速度不変の原理」と相対論の「光速度不変の原理」はかみ合わない。そこを明らかにするため「凍れる時期の秘法」とやらを持ち出すのだが、そもそも「凍れる時期の秘法」ってナニ?
テリス;3年ぐらい前に終わったドラクエ(ドラゴンクエスト)の漫画で出てきた魔法
アリス;ひどい 漫画からパクッタわけ?
テリス;世界征服をたくらむ魔王に勇者(賢者だったか?)が放った究極の魔法で魔王を冷凍状態にしてしまう。時間すら凍りつかせる恐ろしい大魔法となっていたような
アリス;もう少ししっかり勉強しなさい。魔法をかけられた魔王の顔は凍りつき始めたように書かれたいたはずよ。まず空間的に凍結してついには時間まで凍結する。魔王は死なないが、なにもできない状態になる。何年も何十年も
テリス;なんだ 知ってるのか?
アリス;”ウカツなことは言うな ハイ”
テリス;ここで作者のもくろみははずれる。「凍れる時期の秘法」が電磁方程式では展開できない。
アリス;「凍れる時期の秘法」を前面に持ってくるとマックスウェルの電磁方程式が要らなくなる?
テリス;そうなのだ。電磁方程式では電界と磁界の波がお互いに影響し、真空は誘電率ε0と透磁率μ0が存在するから光速度が決まり一定なのだ。一方は時間が凍結するから光速度は一定なのだ。システムがまるで異なる。
アリス;電磁理論と相対性理論は融合してはおりません。融合するにはもう少し気の効いた魔法を用意しましょう。それはそうとこれまで「凍れる時期の秘法」をさんざん宣伝したから引くに引けなくなってない。
テリス;如何なる思い込みがあろうと間違いは間違い。認めます。「凍れる時期の秘法」は失敗でした。
パクパク;すみません
アリス;あの パクパクさん そんなに落ち込まないで下さい。どうせあまり読まれないHPだから気にすることはありませんよ(小声)いきなり出てきて驚いたぁ〜
パクパク;なぐさめになってないよ!
テリス;まあまあ 次に行こう
光は不死身?
テリス;さて「光の謎」でアリスから提案があった光の寿命について考えよう。
アリス;テリスは作者の手におえないと予言しました。どうですか?
パクパク;的中!と認めるには口惜しい。かなわぬまでも一矢を報いよう。
アリス;うむ 逆説魂! その意気や良し!
パクパク;まず 光が死ぬとしよう。すると光は死体を残さない。いや残せない。
アリス;光の死体? 確かに想像できない。
パクパク;光が死ぬと言うことは光が消えるのと同じだ。すると光のエネルギ−も消える。
アリス;フンフン
パクパク;光は一種のエネルギ−体だ。そのエネルギ−が消えるにはどのようなシステムであろうと時間経過を要する。
アリス;フンフン
パクパク;だが相対論から言えば光速度で動くものは「凍れる時期の秘法」がかかる。時間経過がない。よってエネルギ−は消滅する時間がない。よって光は消えない。死なないことになる。
アリス;何か変だよ
テリス;確かにネ。相対論で言えば、光は死なない。だが光は簡単に誕生する。するとこの世は光だらけになる。
アリス;光はものにあたると消滅するヨ。
テリス;ここで問題にするのは光が宇宙空間をどこまでもどこまでも飛んで行くのかということだ。それを相対論から言えばそうだとなる。だが電磁方程式から見ればそれほどきつい条件ではない。
パクパク;そう もともと方程式の中に∂tがあるということは時間経過も条件に入っている。
テリス;そして光速度は振幅と関係している量であって、大きな変化は無理でも微小な増減は可能である。
アリス;すると光子は電磁方程式に違反しない程度に振幅をプニュプニュ変えながら、プルプル飛んでいるかもしれないネ。
テリス & パクパク;プニュプニュのプルプル?
アリス;無重力状態では水は球になってプニュプニュしながらプルプル飛んで行くでしょ。そのイメ−ジ
テリス;うむ そしてプニュプニュのプルプルが大きくなると水球は分裂する。「光子は光速度を越えようとすると分裂して複数の光子になる」とリンクさせると―――
アリス;光は宇宙空間を漂うオシッコのように、時にはくっついて大きくなり、あるいは砕けて小さくなりながら飛んでいくかもしれない。
パクパク;面白い話をありがとう
アリス;オシッコが?
パクパク;いやそうじゃなくて、またひとつ考える材料が増えたこと
アリス;非科学的すぎますか?
パクパク;いや最初はこんなものです。少なくともはっきり違うと言い切れる説に出会うまで温存しておく価値はあるでしょう。現代は科学万能と思われてますが、肝心なところは全て専門家に任せれば良いと言う変な思い込みが支配しています。それでは面白みがないし、科学全体が落ち込んでしまいます。
テリス;科学はまず面白くなければならないわけですね。
パクパク;そうです。光に寿命があるとしたらどうなるか? 誰も考えないことを考えることから既成の科学の再検討をする。そう言うことが必要です。
テリス;先生の話はまた次にして今日はこのくらいで
パクパク;ハイ さよなら さよなら さよなら
チョンチョン