破壊学事始

前回の続きで、磁場を解説している。磁力線が個々の荷電粒子から発生する円形磁場のベクトルが合成されたものであることを踏まえて読むと理解がよく出来る。

磁場の正しい表現
先に進む前のいくつかの最後のポイント。磁力線の一般的な誤表示を修正したいと思います。磁場は、ワイヤーを取り巻くように描かれます。このような図は次のようになります。

この図では、磁力線はワイヤーからさまざまな距離で始まり、固定された半径で円を描くように進んでいるように見えます。また、通常、図の横に手の写真が含まれており（含まれていません）、右手の法則について説明するための「いいね」を示しています。この図の意味するところは、磁力が直角に作用し、ワイヤーを円周するように強制することです。

しかし、これは明らかに正しくありません。2本の通電ワイヤが平行に配置されている場合、それらの間の唯一の力は、互いに直接近づくか、または互いに離れるだけです。図が示すように、ワイヤーがお互いを周回するかのように、ワイヤーが横に押されることはありません。彼らもそうではありませんでした。力が発生した場合で、ワイヤ、その力が来なければならないから そのワイヤー。言い換えれば、ある距離で力が現れて横に移動することは期待できません。以下は、力線が外側に移動することを示す、より現実的な表現です。

同様に、ワイヤーのコイルからの力線も誤って表示されます。それらは、その中心に磁場が出現するものがない場合、コイルの中心から出現する磁力線を示します。この場合も、実際の磁場はコイル自体に由来する必要があります。これは、修正前と修正後の図です。

正味の力はそれが中心から来ているように感じるかもしれませんが、それは本当にその周りのワイヤーから来ています。電気コイルをペーパークリップの上に置く簡単な実験は、クリップがコイルの中心ではなく、コイルの端に引き付けられることを示しています。実際、大径のコイルの場合、中心での力は特に弱いです。

電気的地球科学では電気力線はまっすぐに対象に届くと考えている。これと同じ考えをする研究者が海外にいたので紹介したい。Bernard Burchell博士のAlternative Physicsから、Electric Fieldsを抜粋で紹介しよう。翻訳はグーグル先生です。

アナロジー
説明されている内容を視覚化するために、いくつかの類推を行うのが最善です。これについては、さまざまな考え方があります。1つは、（球形の）荷電粒子の表面から始まり、外側に広がる一連のゴム風船を想像することです。彼らがするように、彼らはますます伸ばされますが、決して破裂しません。

もう1つの方法は、粒子の細かい霧が外側にスプレーされることを想像することです。それらがそうであるように、それらの密度はますます密度が低くなります。つまり、より遠くのターゲットに当たる力が少なくなり、力が少なくなります。

これらのアニメーションは、意味が説明されているはずです。

上：「フィールドサブスタンス」を表す一連のゴム風船が荷電粒子の表面に形成されて外側に広がり、次第に薄くなっていますが、破裂することはありません。
下：小さな粒子が電荷内で生成され、光速で放出されています。

これらは単なる類似点です。おそらく、ゴムの連続的で無限に伸縮可能な塊を説明する方がより正確でしょう。しかし、それを描くのは難しい。

さまざまな理由から、小さな粒子で構成されるフィールドを想像する2番目の方法は、作業するのに最も便利なモデルです。それはそれが正しいことを意味するのではなく、電界と電荷の間の相互作用を想像する最も簡単な方法であるということだけです。このようにして、粒子をターゲットに力を及ぼす弾道発射物と見なすことができます。これから明らかな別のことは、粒子の密度が距離の2乗の逆数で減少するため、衝撃力がクーロン力と一致することです。これは、距離の2乗に伴って面積が増加する球の表面に均等に広がっているからです。

おそらく、この弾道粒子モデルの最も単純な直接的な類似は、太陽から来る太陽風と、風が「ソーラーセール」などのオブジェクトに力を及ぼす方法（まだ現実ではありません）でしょう。

フィールドライン
多くの場合、電界は、荷電粒子に出入りする線、および荷電粒子の周りを曲がる線によって記述および描画されます。このような図面は有用ですが、力の方向を示すための概念にすぎず、必ずしも物理的なものを表すものではないことを覚えておくことが重要です。残念ながら、これは私たちの分野の理解に大きな誤解をもたらしました。

次の電界図を検討してください。

この頻繁に引用されるプレゼンテーションは、正と負の電荷を示しています。電界は正の電荷から始まり、外側に移動します。左側は無料です。したがって、フィールドはほとんど直線で移動し（左端のラインは正確に直線です）、距離とともに徐々に弱くなります。右側は負の電荷です。したがって、フィールドはその電荷に向かって曲がり、その中に消えます。その間、負の電荷の右側には何もないので、フィールドはどこからでも現れ、その電荷に向かって移動しているように見えます。

この概念は確かに間違っています。電界は、電荷がそこに到達する前にその電荷がどこにあるのかわからないため、別の電荷に向かって曲がることができませんでした。私たちが歩くと、前方を見ることができ、その情報を使用して方向を決定できます。これは、視力が足よりもはるかに速いためです。しかし、電場はすでに軽い速度で移動しており、移動しているよりも速く「先を見る」ことができません。さらに、正負の区別は任意であるため、フィールドは両方向に実行されていることを示す必要があります。

この図には、イベントのより正確なバージョンがあります。

ここでは、両方の電荷がフィールドを生成し、両方のフィールドが電荷から直接離れて直線的に伸び、距離とともに弱くなっていることがわかります。前の図は、近くの個別の正電荷が経験する正味の力を説明している場合は正確である可能性がありますが、一般的な磁力線図ではありません。

力のモデリング
電界が荷電粒子に当たると、力がかかります。直感的なレベルでは、これは理にかなっています。空気の噴流などの物質を物体に吹き付けた場合、その物体に力が加わり、押しのけられます。

しかし、荷電粒子では力の方向は常に直感的ではありません。私たちが扱っている相互作用には2つのタイプがあります。同じような電荷間の反発力。反対の電荷間の引力。物事が「小さすぎて見えない」微視的レベルでどのように機能するかを理解しようとする場合、「日常世界」の巨視的レベルで物事と比較することは有用です。

反発力の場合、これは簡単です。荷電粒子から出現する小さな弾丸のストリームを想像してみてください。これらの弾丸はすべての方向から出現し、粒子から離れて直接軽い速度で移動します。近くにある同じように帯電した粒子は、これらの弾丸の力を感じ、弾丸によって反発されます。2番目の粒子が最初の粒子に近づくほど、弾丸がより多く弾丸に当たるため、力が大きくなります。粒子がさらに離れていれば、弾丸の数は少なくなり、力は小さくなります。

合わせて、速度依存クーロンの法則（VDCL）前に説明したように、粒子が内側に移動すると、弾丸の衝撃速度、つまり力が増加します。粒子が外側に移動すると、これにより衝撃速度と力が低下します。そして、その2番目の粒子が弾丸と同じ速度（つまり、軽い速度）で最初の粒子から離れた場合、弾丸はヒットせず、力をまったく加えることができません。

それでは、魅力的な力をどのように類推できるでしょうか？これも簡単に見えます。弾丸の方向を逆にして、荷電粒子に向かって内側に飛び込むようにします。残念ながら、その考えには大きな問題があります。弾丸が粒子に向かって移動するためには、粒子の位置だけでなくその速度も事前に知っている必要があります。弾丸は粒子を光速で打たなければならないので、彼らは粒子の速度を知る必要があります。弾丸はまた、宇宙の最遠端から時間の初めに出現し、どういうわけか逆の順序で他の粒子に影響を与える必要があります-つまり、最初に目的地に最も近い粒子に影響を与えます。これには、賢明な科学者が実現可能だと考えるレベルをはるかに超えるレベルの千里眼と逆タイムトラベルが含まれます。

電気力の新しいモデル
反対に帯電した粒子間の相互作用を説明するために、次のように電界と力を見ることができます。

各帯電粒子は、その電荷に対応するフィールドタイプを放出します。正に帯電した粒子は「正の電界」を放出し、負に帯電した粒子は「負の電界」を放出します。ただし、フィールド自体には料金は含まれず、発生元の料金に関する情報のみが含まれます。そのため、フィールドを「符号」を持つ、つまり正または負として表現できます。

これらのフィールドは、パーティクルのすべての「側面」から出現し、開始点に対して正確に軽い速度で外側に直接移動します。それらが別の粒子に出会うと、その粒子の電荷に応じて、フィールドの1つが押したり引いたりして相互作用します。

これらのフィールドはどのように相互作用しますか？プッシュプロセスの簡単なアナロジーは既にあるので、プルプロセスを見てみましょう。場は荷電粒子から発散し、軽い速度でそこから遠ざかります。反対に帯電した粒子に当たると、フィールドは突然「Uターン」し、その粒子を反対方向に押す、つまり引き寄せると見なすことができます。引っ張る動作は光速で起こり、その粒子は同じフィールドからの同じように帯電した粒子が受けるのと同じ（しかし反対の）力を受けます。この図はアクションを表しています。

類推として、パドルスチーマーを考えてみましょう。大きなボートが川に沿って蒸すと、そのパドルが手を伸ばし、水泳選手の手のように反対方向に水を引き出します。次に、この古いスタイルのボートに、ボートをどちらの方向にも動かすことができる最新の強力なプロペラエンジンが装備されていたとします。

プロペラがボートを後方に引くと、水に対するパドルの力が増加します。プロペラがゆっくりと前進すると、パドルの水に対する力が減少します。プロペラがパドルと同じ速度で押した場合、パドルは水に力を及ぼしません。そして、プロペラがさらに速く押すと、パドルは水を押し始めます。

わかりましたので、原子レベルでは弾丸やパドルスチーマーはありません。これらは、何が起こっているのかを視覚化するのに役立つモデルにすぎません。ただし、これには別のポイントがあります。特にプルフィールドUターンモデルは、次のセクションで使用されます。
------------------------------------------------------------
次に続きます。

人工衛星による地球磁場の測定がある。同じような人工衛星による重力測定では、衛星の軌道変化から重力の変化を推定していたのに対して、磁場は直接観測した値だ。地球磁場の分布をみると非常に興味深いことが見えてきた。

上の図は北大西洋の磁場の分布だ。下の図の重力分布と比較してみてほしい。重力分布は、地表と衛星の電荷による引力の変化だと指摘した。重力分布では海嶺から東西に延びる筋が磁場では垂直になっていることがわかる。

電子に力を加えると後方に円形磁場が発生する。地表近くの岩石に含まれた電子が自転方向に回転すると、角加速度で磁場が発生する。円形磁場は地表に現れると南北に向きがそろう。

電気的地球科学では、衛星軌道から見た重力は地下の岩石が蓄えている電子による電気引力だと主張している。磁場の観測からは分極した電荷を蓄えた岩石に対して直交した磁場が現われていることが分かった。これは電気的地球科学の地下２７５ｋｍ付近に存在する膨大な電子が自転で回転することにより、磁場を発生させ、シューマン共振のELFで重力を発生させているとする主張を裏付けるものだ。

もし、ダイナモ理論が主張するように地球中心部のコアが磁場を発生させているとしたら、重力と磁場の分布がこれだけ相関関係を持っていることを説明できない。

電子と電子を衝突させようとするとできない。電子ビームを交差させても素通りする。このことをパウリの排他律で説明する場合があるようだが、陽子同士は衝突するので、間違っているだろう。電子―電子が衝突しないのにはほかに原因がありそうだ。

ところで、光も衝突しない。強力なレーザービームを交差させても衝突は起きないらしい。らしいというのは、ガンマ線同士だと衝突するからだ。ガンマ線を照射すると電子と陽電子ができる。出来た電子と陽電子から発生した強力なガンマ線はぶつかるという。（下の図のC）

光子 ＋ 光子 → カイc2中間子 → 光子 ＋ J/プサイ中間子

https://www2.kek.jp/ja/newskek/2003/mayjun/photon.html　より

しかし、この反応は仮想粒子を考えることによって成立する反応だ。仮想粒子とは反応の過程で、存在することを仮定するとうまく説明できるという粒子で、直接観測することができない。上の反応でも光子（ガンマ線）は仮想粒子なのだ。

光と光の衝突には、別の矛盾もある。光は電場と磁場の波であるともいう。するときわめて接近させた光の電場同士は影響するはずだ。磁場も磁気リコネクションがあるので、相互作用するはずだ。しかし、光は波として考えても互いに作用しない。

電気的地球科学では、電気力線は中和しないと主張している。この主張の通りのことが光、電磁波で起きているのだ。

ガンマ線による電子・陽電子の対生成はもう少し考えてみる余地がある。

量子力学では素粒子を2つに分ける。フェルミ粒子とボーズ粒子だ。電子、陽子などの電荷をもつ粒子はフェルミ粒子だ。光子は電荷をもたないのでボーズ粒子ということになる。

フェルミ粒子は、たとえば電子なら原子核周囲の軌道上には、同じスピンの状態で1つ以上の電子が入らないというパウリの排他律（原理）がある。パウリの排他律は経験的にわかったもので、その原理は明らかではない。

YAKUGAKU LABより
それぞれの軌道に入る電子の数は以下の通りになる。

wikipediaより

静的原子模型では、軌道上の電子は原子核の正負の電荷と陽子振動によるガンマ線の定在波でゆるくつながれている。もっとも簡単なヘリウム原子は次のようになる。

原子核を点対象として対角線上に電子が位置し、互いの電荷で反発するため、常に対称性を保ちながら動いている。この対称的な動きがスピンだ。

ヘリウムの場合はK殻しかないが、外側に行くにしたがって入る電子の数が増えるのは、原子核を挟んで電子同士の電荷が弱くなるからだと考えられる。ここではK,L,Mと円軌道として描かれているが、じっさいには原子核の凸凹と対応した非常に複雑な軌道をとっていることが予想できる。L,Mなどは内側の電子との斥力もあるのでさらに複雑さを増すはずだ。

1920年代に主張された核内電子説が廃棄された理由として、不確定性原理によって推定された原子核内の電子の速度が光速を超えること、また、原子核内部に存在する陽子と電子のスピンが合わないことが挙げられている。

核内電子の速度は、不確定性原理からの予想なので、無視していいとして、スピンの数については、原子核内の電子は固定されているので、スピンはないとできる。スピン自体が原子核の電荷との相互作用によって現れた現象なので、原理でも律でもない。

核内電子説は否定されたのではなく、誤解されたのだ。

参考：「わかるまで素粒子論（入門編）」
「ミクロの世界」