空間とエネルギー

(2024/05/29).

　何時までも同じことを述べるだけで、何か皆さんに苛立たしい思いをさせているのではないかと内心穏やかではないのだが、御勘弁ください。

　『エネルギー』と言う空間を光速度で真っすぐ流れる物理量の空間像は物理学理論には無いようだ。だから40年も経ってまだ同じことを記事にしているのだと思う。その『エネルギー』は目の前に流れていても、物理学理論によって検証しようがないのだ。在るという事を立証する為の科学的測定法が無いのだ。それは雲を掴むような、いや、雲は見えるから捉まえられなくても、そこに在ることは確認できる。しかし、光の空間を流れる、そのエネルギーの密度分布を測定するなど神様でも難しい事だろう。

　今日は、ファラディーが唱えた『電磁誘導現象』の物理的解釈をしたいと思った。その前段階の話をして置きたい。電磁誘導に関して、科学技術の簡便な法則としてまとめられている。それは電力系統に欠かせない変圧器の動作原理として、とても大切な法則だ。しかし、自然世界に存在しない磁束がその解釈の基礎概念となっている。それは、自然世界の現象を物理学理論として解説できる状況に無いと言う事になる。変圧器の電磁誘導現象の物理的意味を説明できない状況に在るのだ。それでは科学理論の基礎となるべき物理学としての役割を果たせる学術論には成っていない事だ。

　最も考えて欲しい事。それは、光をはじめ電磁エネルギーは真空空間で最もその伝播現象が発揮されると言う事だ。ガラス、水等の空間もほぼ伝播できる。その速度に制限は掛かるだろうが。然し金属導体の中を光や電磁エネルギーは伝播できないのだ。アンテナなどで電磁波の受信、放射はできる。それは導体によって、その表面に回り込むことで回路に導かれるのだ。パラボラアンテナで反射することで，焦点で放射、受信ができるのだ。

　具体例として、コンデンサの空間の意味を取り上げる。

　四つの空間構造を示す。（１）は二枚の金属板で構成された円盤の空間である。そこに電圧を印加すると、その空間はコンデンサと言う技術概念の機能を発揮する特性の空間となる。電気回路の理論では、正と負の『電荷』が二枚の電極表面に現れると成っている。然し『電荷』が自然世界になど存在しないのだ。だから残念ながら、『電荷』での解釈は矛盾があり過ぎて、真の科学理論、物理学理論とは成り得ないのだ。真の自然現象としては、コンデンサに電圧を印加すると、コンデンサの空間には『電荷』等でなく『エネルギー』が瞬時的に印加電圧に対するエネルギーバランスをとるために、その空間が『エネルギー』で満たされるのだ。しかもその空間は電圧の極性の負側に密度の高い状況で満たされる。その内部の密度分布の勾配が内部の『電界』と言う科学技術概念に通じる意味になる。

　次に（2）のように、円盤の中心を取り除いてリング状のコンデンサとする。これでもコンデンサ容量は減少するが、一応コンデンサの機能素子ではあろう。更に（3）はもっと空間の体積が小さくなる。しかしそれでもコンデンサに近い機能は持っている。

　さて、（4）はコンデンサの円盤を二本の細い導線で構成し、次にその導線の一部を斬り離して、その切り口を繋いだものだ。流石にこれはコンデンサではない。この端子に電圧を印加した。その時どの様な現象が起きるか？瞬時に電源短絡となり、火花が飛び回路事故となる。電源電圧を受け入れるだけの『エネルギー』の貯蔵空間が無いからだ。この巻線数が多くなるとコイルに電圧を印加する現象となる。それが、コンデンサでなく、コイルへの電圧印加現象となるのだ。コイルもコイル巻き線間の空間が『エネルギー』の貯蔵空間としての機能素子となるのだ。それがインダクタンスの『エネルギー』貯蔵現象なのだ。科学技術法則では電流の二乗とインダクタンスとの積で貯蔵エネルギーを解釈するが、空間に『エネルギー』が貯蔵される意味ではコンデンサも、インダクタンスもその物理的現象は基本で同じ意味なのだ。

　少し、科学理論の根幹に関わる内容ではあるが、『電荷』が自然世界になど実在しない意味を分かって欲しと願っている。子供たちへの教育の未来をどうすべきかを関係機関に考えて欲しくて、一つの問題として提起させて頂いた。