皆さんこんにちは、時空 解です。

今日から第４章にはいりました。
この章ではエネルギーの保存について語られます。そう言えば、ファインマン物理学の通読を始めた頃に一度「エネルギーってなあに？」と、疑問を感じた日がありました。
・そもそもエネルギーってなあに？

第４章の第１節目でこの答えがそれなりに語られていました。

ファインマンさん果たして、どのように語っているのでしょうか？　とても興味がありますよね。

一緒にみて行きましょう。

 

第１巻 第４章　エネルギーの保存 4-1 エネルギーとは何か？　(2021-08-08 段下げ実施。内容に変更なし)
・「エネルギー保存の法則」は物理学における最も基本的な法則の一つで、いわば数学的の原理でたいへん抽象的な考えである
・メカニズムの記述でもなく、また具体的のことがらの記述でもない

我々がまずある数を計算しておく。それから自然がいろいろな変化をした後になって、もういっぺんこの数を計算してみる。そうすると、面白いことに、その値が前と同じだというのである

・我々はいわば抽象的のものを計算しているのである

第１、我々がエネルギーを計算するときに、そのエネルギーの一部分が、考えている系から出て行ってしまったり、また若干のエネルギーが入って来たりすることがあるが、しかしエネルギー保存を証明するのには、考えている系に何も入れなかった、また何も取り出さなかったという条件が大切である
第２に、エネルギーにはちがった形のものがたくさんあるのであって、おのおのに対してそれぞれ計算式がある。すなわち：重力エネルギー、運動エネルギー、熱エネルギー、弾性エネルギー、電気エネルギー、化学エネルギー、輻射エネルギー、核エネルギー、質量エネルギー等である。これらのおのおのの量を求めて全部加えあわせると、エネルギーの出入りがなければ、答えはいつも一定なのである

・エネルギーとは何だろうか。それについては、現代の物理学では何もいえない。このことは頭に入れておく必要がある
・ある数量を計算する式があって、それをみんな加えると - いつも同じ数になるというのである。エネルギーというのは抽象的なものなのである
 

この節をよく読むと、現代物理学で考えているエネルギーとは何か、と言うことが見えてきます。私が整理した、上記の箇条書きからは省略しましたが、とてもよい例が本書内には書かれています。でもこれを書いてしまうと、まったくこの節を丸写しにする状況に陥ってしまいますので、省略しましたが…

でも要点を下記の書いておきましょう。

本書の例え話では、わんぱくデニスのお母さんが、デニスに２８個の積木を渡します。
デニスはこの積木で遊ぶのですが、その "遊び" が「考えている系」に相当するものになります。

・デニスが絨毯の下に一つ積木を隠してしまうと、積木の量は一見、２７個に減ります
・汚れた水の入った桶に、積木を沈めても、沈めた数だけ積木の量は減ります
・また、デニスの友達のブルースが積木を持ってきたとすると、２８個よりも積木は増えてしまいます
・デニスのお母さんは、デニスがこの積木を失くさないように注意するためには、見えない絨毯の下や汚れた水の中のことを考えなくてはなりません
・また、デニスが積木を入れているケースの中身を見せてくれないとしたら、お母さんはケースの外から積木が何個あるのか調べる方法を考えなくてはなりません

ここで重要になるのが「この積木が全て見えない状況」について考えることです。
物理学的に考えているエネルギーの保存の法則とは、まさに積木が見えない状態。具体的な積木と言うものがないところです。それが「一定量あって、変化しない」と言う法則なんだと言うことです。

デニスのお母さんに取っては、はじめに積木が２８個ありました。ですから具体的で分かり易いことですよね。
でも物理学で言っているエネルギーとは、はじめから「これだけある」と言うものではないんです。ここが押さえておくべきポイントでしょう。


では今日も１日の習慣を始めてます。小さな一歩・挑戦を試みています。

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