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時空 解 さんの日記

 
2021
8月 21
(土)
09:54
ファインマン物理学 第1巻 第4章 エネルギーの保存 4-4 エネルギーの他の形 (まだ整理途中)
本文
皆さんこんにちは、時空 解です。

今日は特に、新型コロナウィルスの感染の動向が気になりましたので、ちょっとニュースをググっていました。
そうしたらこんなニュースが目に入ってきました。(新型コロナのことは忘れてしまってました…( ^^; )

古典コンピュータでは量子アニーリングをシミュレートできない、東工大が確認

おおーっ、これは注目すべきニュースだと思います。
量子アニーリングに付いてはリンクを貼っておきますので、ご参照してくださいね。

リンクを貼ったサイトの内容で、個人的に気になる点は下記に示しておきます。
 

このコスト関数を、物理学における概念である「エネルギー」と読み替える。つまり、エネルギーが最も低い状態(安定状態)を探索する問題に置き換えるという発想の転換で考えられた技術である。
 

上記は、いまファインマン物理学で学習していることで深く考えさせされる「エネルギーって何?」の疑問の、一つのヒントになる気がします。

この量子アニーリングのシミュ―レーションが、古典コンピュータでは正確にシミュ―レートできないことが確認されたんです。
現実とは少しズレると言うことですかね…?

うーむ、正確には理解できませんが…。

それとも、量子力学と一致する計算結果をもたらすのは、従来型の古典コンピュータではなく、やっぱり量子コンピューターの計算の方だ、ということですかね?

まぁとにかく今日もファインマン物理学を時間の許す限り整理をしてゆきますね。
 


第1巻 第4章 エネルギーの保存 4-4 エネルギーの他の形
・弾性エネルギーをかんがえよう

バネをひっぱり下げるには仕事をしなければならない。
引き下げられたバネはそのことによっておもりをひき上げることができるのである。
バネがのびた状態ではこれから何か仕事をする能力をもっている。しかし、おもりの重さとそれをどこまで上げられるかという高さとの積を求めて、加え合わせたのでは、バネのもっている能力とあわない。
バネがのびているということを考えに入れた何か他の項をつけ加えなければならないのである。

・バネの運動は、しばらくつづいてからやがて消耗する - さてさて! 我々は小さなおもりをのせてものを動かすとか器械は可逆的だとか、あるいは器械は永久に動くとかなどといってこれまで話のつじつまをあわせてきた
・ものは結局はとまってしまうのである
・バネが上下運動をやめたら、エネルギーはどこへいったのか

これがまたエネルギーの他の形になるのである:熱エネルギーがこれである。


(整理1日目はここまで)

大きなスケールで我々が実験するときにであう困難の一つは、エネルギー保存を実際に示すこともできないし、可逆器械をつくることもできないということである。というのは、おおきな物体を動かせば、原子も絶対に不動ではなく、ある勝手な大きさの運動が原子系におこってくるのである。それは目にはみえないが、温度計などで測ることができる。

・他にもいろいろの形のエネルギーがある。例えば電気エネルギーがある。 - これは電荷の斥力や引力に関係したものである
・また輻射エネルギー、光のエネルギーなどがある

光は電磁場の振動としてあらわされるのだから、これは電気エネルギーの一つの形であることがわかっている。

・また化学エネルギーがあって、これは化学反応によって放出される
・弾性エネルギーもある程度化学エネルギーに似ている点がある

化学エネルギーは原子間の引力のエネルギーであり、弾性エネルギーもそうだからである。
我々が現在理解しているところによれば、化学エネルギーには二つの部分がある。一つは原子のなかの電子の運動エネルギーであり、他は電子と陽子との相互作用の電気エネルギーである。一部分は運動的であり、残りは電気的なのである。

・他には原子核エネルギーがある。これは原子核の中における粒子の配列によるエネルギーである。このエネルギーの表現はわかっているのだけれども、その基本的法則はわかっていない。電気的でもなく、重力的でもなく、また純化学的でもないことはわかっているが、それが何だかはわかっていない。エネルギーの何か別の形であるらしい
・最後に、相対性理論に関連して、運動エネルギーは、質量エネルギーという別のものと結びつくのである。一つの物体は、それがただ存在するということのために、エネルギーをもっているのである

二つのものを消滅されると、ある量のエネルギーが得られる。この式はアインシュタインによってはじめて求められた。
$ E = mc^2 $ 。

・エネルギー保存の法則は、ものごとを分析して考えていく上でたいへん有用である。
・エネルギーのすべての種類に対する式が全部わかっていたとすると、細かいところに立ち入らないでも、何種類の現象がありうるかということを知ることができる
・物理学には、エネルギー保存に似た保存則が他に二つあるのである

一つは線運動量の保存。
もう一つは、角運動量の保存。


(続きはまた明日にでも)
 

うーむ…ファインマン物理学のここまでを読んでみても、「エネルギー」は今までは明確な存在として認識していたのですが、抽象概念へとその認識が変わってゆくことを感じています。

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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