(2024/02/27).
最近、特に物理学が子供達、高校生や大学生で科目として学習するに人気が無いらしい。それはとても残念な事だ。その訳は、子供達が感覚的にその教科内容に違和感を感じるからではないかと思う。
〇 電気回路空間へエネルギー [J] を供給する能力を評価した電気技術概念である。
〇 電気エネルギー供給源即ち電源の能力によってその接続電気回路空間に即応したエネルギー供給状態を整える能力評価概念。
とした。
それは、物理学理論が空間を流れる『エネルギー』を認識していないところに、『電圧』と言う電気用語の意味が正しく認識できていないところに在るからだ。
この様な単純な科学技術量・概念さえ曖昧な認識にある。『電圧』を『電荷』によって解釈しようとすれば、其れでは結局曖昧な、感覚的に納得しかねる解説を記憶する苦痛を子供達に強いることになる。
子供達に、自然世界の神秘に感動する経験を与えて欲しい。それは実験室や研究室での観察、計測と異なる、自然の感覚的な経験によって受け取る現象を基に深めて欲しい。それを光のエネルギーの物理的意味に求めて欲しい。
日向ぼっこ。日光浴の実感を物理現象としてどの様に解釈するか?そんな日常生活の中での経験を、物理的な現象として考えて欲しい。
日光に全身を晒して、太陽からの光を受ける。その時、身体がポカポカと暖かくなるだろう。その暖かくなると言う物理的現象の意味をどの様に理解するか?それは光・太陽光線によって齎された物理的現象の結果である。
〈問〉その訳を説明してください。
この回答には、光と熱の関係で、その物理的意味が理解できなければならない筈だ。即ち、光とは何か?の問題だから。
上の「日向ぼっこ」で、光が『空間エネルギー』の流れであるという意味を知らなければならない。決して科学的実験ではその意味は分からないだろう。光の振動数が幾らだとか、粒子性と波動性を兼ね備えている等と言っても、殆ど、光の実体は分からないのじゃなかろうか。
『答』 光は空間エネルギー流である。空間を流れるエネルギー [J] の密度分布波である。日光に当たるとは、衣服を通して光のエネルギーを吸収する事だ。そのエネルギーの時間積分で衣服の中にエネルギーが溜まり熱エネルギーとなる。その熱エネルギーの輻射として皮膚から身体に入り込むからだ。
上の例は光のエネルギーがどの様な物理量か、その空間像をどの様に捉えれば良いかを熱エネルギーへの変換現象を通して、光の意味を考えて欲しくて取り上げた。
その物理現象は、光エネルギーの流れる空間によって決まる。その空間の科学技術的解釈の基本がある。それは物理量の概念を決める基礎として、『真空透磁率』μ₀ = 4π×10^-7^ [H/m] が決められた。
その 自由空間の特性は右のように表せる。何も無い空間が、その単位長さ ( 1[m] )当たり、電気回路の静電容量 C[F/m] とインダクタンス L[H/m] と同じ特性で捉えられる。真空空間の誘電率も ε₀ = 1/36π ×10^-9^ [F/m] と決められた。光のエネルギーの流れに対するインピーダンスは空間の特性インピーダンス Zo =120π [Ω]である。光エネルギーの流速、即ち光速度は co=1/√( μ₀ε₀ ) =3×10⁸ [m/s] となる。なお、電気回路との関係で、光の伝播特性は負荷抵抗が常に整合、α=1の状態にあると見做せる。
これらの空間の特性が光に対する伝播特性を決める事となる。その事が、電気回路に於ける電気現象が光伝播特性と同じ意味であると解って欲しい。決して『電子』が導線の中を流れる等と言う事はなく、その解釈は無意味な間違い解釈であるのだ。
光のエネルギーの空間像はどの様な科学実験でも観測できるものではなかろう。観測できない光の空間像を示すとなれば、それは自然現象の多くの具体的姿を感覚的に捉えて、統合的に解釈する以外なかろう。 その表現法の一つを右図に示す。光のエネルギーの空間像をどの様に捉えるかは、科学的実験で観測できるもので無いから、どう説明すれば良いかは分からない。光の空間構造の捉え方は様々であろうが、筆者の解釈は、光量子空間像(D線)がその例だ。