破壊学事始

３月４日にＳＦ乱学講座で話した「空っぽな太陽」の資料をアップしました。このブログで解説してきた物理学に潜む４つの間違いなどをまとめています。

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以前、電気的地球科学では中性子を陽子に電子が直接くっついたものと仮定した。こんな具合だ。

従来の量子力学では、原子核の周りを電子が回転することで、落ちてくるのを防いでいる。しかし、ファラデーの電気力線によれば、プラスとマイナスのクーロン力は途中で中和することなく対象まで届く。ファラデーの電気力線を使うことで、静的な原子模型が可能になるはずだ。

たとえば、三重水素がベータ崩壊をしてヘリウム３と電子に分かれる様子はこうなる。

三重水素は３つの陽子を電子３個が結合させている。３個の陽子が三角形をなしていて、電子の電荷はそれぞれ2/3が外に出る。したがって、-2/3 X 3 = -2と陽子３個の+3が原子核の電荷だ。

ヘリウム３は、電子１個が外れることで陽子３個が真っ直ぐにつながる。２個の陽子に挟まれた電子からは1/2の電荷が外に出る。したがって、-1/2 X 2 = -1と陽子３個の+3が電荷となる。

ちなみにこれがヘリウム３の電子を含んだ原子模型だ。原子核は原子の直径の10万分の１程度しかないので、これはあくまでイメージでしかない。しかし、静的原子模型では、ドブロイ波が必要なくなる。

ところで筆者は、クオークといった素粒子のほとんどは、実在しないと考えている。高いエネルギーを与えられた電子や何かが変化したものだと思う。たとえばミュー粒子は電子が非常に高いエネルギーを与えられたものと考える。（標準模型は間違い。クォークは実在しないより）

また、ベータ崩壊では電子とニュートリノが放出される。ニュートリノは非常に透過性が高く、ほかの物質と反応しにくい性質を持つ。原子核内部では、陽子と中性子の区別はないが、中性子が原子核から飛び出すと約１５分で陽子と電子に崩壊するがニュートリノも飛び出してくる。

中性子→陽子＋電子＋ニュートリノ(-)

軌道電子捕獲という現象もある。

陽子＋電子→中性子+ニュートリノ(+)

ニュートリノは光とほぼ同じ速度を持つことから、電界のパルスである可能性が高い。陽子から電子が離れる際に、電界のパルスが発生すると推測できる。軌道電子捕獲で陽子に電子がくっつくときも電界のパルスが発生する。ニュートリノの極性がちがうのは、離れる場合と結合する場合の違いからではないか？

しかし、現在素粒子科学の知見ではニュートリノには質量があるといわれている。電子の１００万の分の１以下の質量だが、電界のパルスではゼロだ。ここでは、ニュートリノが電界のパルスである可能性だけを指摘しておきたい。

途中からこのブログを読んでいる人のために、少しまとめると、いまやっているのは、空間を排除した、粒子と遠隔作用による電磁波の伝播だ。空間はアインシュタインが証明せずに導入した数学概念で、実在ではない。そこで、空気なら空気分子、宇宙では星間物質が電磁波を伝えていると考え、そのメカニズムを考察している。

遠隔作用では、電界がパルスとして伝わっているらしいことがわかってきた。遠隔作用の速度を求めようとしたが、伝播のメカニズムはかなり複雑で、速度の前に電界のパルスによる現象を考察している。前回は光電効果とコンプトン散乱を考えた。今回考えるのは、熱だ。

従来の物理学では熱は分子、原子が振動している現象だと説明されている。しかしなぜ振動が続くのか、なぜ熱が伝わるのかは定かではない。電界のパルスと粒子の動きを考えてみる。

ところで、質量とは電荷に力を加えたときに生じる磁場による抵抗であると説明した。電磁質量は物質全体で働き、質量を生み、重力のメカニズムの一部になっている。電界のパルスが電子に近づくと、その動きが影響され、電子は振動する。電子は電界の変化に対して、磁場を生じるので、質量があるように振舞う。電界の変化で振動した電子は自分の電荷で再び電界のパルスを放出する。

気体では、この電界のパルスの再放出が気体分子同士で無数に起こっている。気体分子は周囲からパルスを受けては放出を繰り返すわけだ。このパルスの再放出は、電子、原子核レベルで起きている。

注意したいのは、このパルスによる分子の振動は、気体としての運動とは異なることだ。気体中の分子は１気圧なら音速より速い速度で飛び回っている。パルスの受け渡しによる振動は、純粋に電界による影響なので、電磁波の放射として現れる。黒体放射だ。

気体を断熱圧縮すると気体分子の衝突回数が増えるために分子の振動も増える。温度が上がることになる。パルスによる振動は、すぐに止まるので、常時周囲からパルスを受けていないとあっという間に振動が止まってしまい、分子の衝突による振動しか与えられなくなる。この辺は従来の熱力学と矛盾しない。

気体分子の運動と電界のパルスによる振動の関係が明確になった。またこの考察を固体、液体に応用することは難しくないだろう。

自然界の現象は非常に複雑で精妙だ。地上の重力を考えたとき、こんな複雑なメカニズムをどうやって考え付いたのか、非常に驚くと同時に感嘆した。重力のメカニズムに比べると従来の万有引力は、あまりに単純で幼稚な発想と見えてくる。本当の自然は複雑極まりないのだ。

電磁波の伝播を電界のパルスが空気分子、星間物質伝いに起きていると考えた。わりと単純だと思っていたら、重力と同じように複雑なメカニズムがあることに気がついた。すぐに伝播を解き明かすことは難しいので、電界のパルスの振る舞いについて考えてみた。

電界のパルスが引き起こす現象に光電効果がある。光電効果は金属表面に光を当てると電子が飛び出してくる現象だ。この性質を利用した光電管がある。光電管はカミオカンデにも使われている真空管だ。

金属表面に光を当てると内部に大量に存在する自由電子が光のエネルギーを受け取り飛び出てくるとされる。興味深いのは、波長の長い赤外線をいくら当てても電子は飛び出ない。波長の短い紫外線になると続々と電子が飛び出してくる。

もし、光のエネルギーを電子が受け取ってエネルギーが高くなり飛び出してくるのなら、赤外線を長時間当てればいいことになるが、波長が長いといくら時間をかけてもだめなのだ。

電界のパルスが電子に向かって１つやってくる場合を考えてみる。パルスは＋だ。＋がやってくると電子はマイナスなので引かれて動く。しかしパルスが通り過ぎると反対側に引き戻される。このときの電子の動きが、電界のパルスを再生産する。つまり伝播するわけだ。

次にパルスの間隔が狭くなるとどうだろう。このパルスの間隔は、あくまでイメージで具体的な距離は現していない。間隔が狭いと電子はパルスによる影響を短時間で受ける。激しく揺さぶられることになる。揺さぶりが大きくなると電子は、その場から弾き飛ばされることが予想される。これが光電効果だ。

また、電子に当てたパルスの幅が長くなる現象がある。コンプトン散乱は、Ｘ線を電子に当てると一部のＸ線の波長が長くなる現象だ。電子にエネルギーをとられるために起きる。Ｘ線の粒子性を表す現象と考えられている。

wikiによれば、コンプトン散乱の実験は石墨にＸ線を当てて行われた。石墨の表面には金属と違い原子核軌道上の電子がある。原子核のクーロン力に束縛された電子だ。この電子に電界のパルスが加えられると、ちょうどバネにつながった玉を揺さぶるように電子が動く。電子はクーロン力というバネのために振動を抑えられるので、電子の動きは鈍くなり、再発生する電界のパルスは間隔が伸びる。

少し奥にある原子核にぶつかったＸ線はそのまま再発生するので波長は変わらない。

Ｘ線に粒子性を認めなくてもコンプトン散乱は説明できることになる。

すみません、以下の計算はまちがってました。１５日以降に訂正を載せます！
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光が大気中の空気分子、宇宙空間の星間物質を伝って飛んでいると説明した。粒子と粒子の間は遠隔作用、粒子にぶつかった電界は、内部を通って再び放出される。そこで粒子と粒子の間の電界の速度、遠隔作用のスピードを計算してみた。

PLは粒子間の平均距離、つまり平均自由行程
Psは遠隔作用の速度
Ptは粒子が電界を伝える時間
Pnは１秒間に伝わる粒子の数

(PL/Ps + Pt) x Pn = 1(s)

上の式が成り立つ。空気の場合、Pnはシュミット数から

Pn=9.0x 10^16（個）

9.0X10^16(PL/Ps + Pt) = 1
PL/Ps + Pt = 1.1 x 10^-17

空気の平均自由行程は68x10^-9m

68x10^-9/Ps + Pt = 1.1 x 10^-17 (1)

水の場合は１ｍあたり3.2x10^9個の分子がある。水中の光速度は22.5万km/sなので

Pn=7.2x 10^17（個）

7.2x10^17(PL/Ps + Pt)=1
PL/Ps + Pt = 1/7.2 x 10^ -17

水の平均自由行程は44x10^-9

44x10^-9/Ps + Pt = 0.139x10^-17 (2)

(1) - (2)より
Ps = 2.47x10^9m/s
Pt = 1.1 x 10^-16s

つまり、遠隔作用は247万km/sの速度で伝わる。通常光は30万km/sだから、約８倍の速度だ。

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(PL/Ps + Pt) x Pn = 1(s)

この関係式は、気体、プラズマ中では成り立つが、液体、固体では成り立たない。液体固体では、PLがゼロになるからだ。

また、遠隔作用、つまり電界のパルスが具体的に何を媒介にしてリレーされるのかを明らかにしていなかった。気を取り直して、もう一度考えてみる。