皆さんこんにちは、時空 解です。

今日は時間もなくなってしまいましたので、整理のみ追記することにします。
 

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。

(整理２日目はここまで)

・我々は保存則を深く理解したとはいえない。エネルギー保存を理解してはいない。我々はエネルギーとは非常に小さな粒つぶの数だとは理解していないのである
・光子は粒子としてあらわされる

光子一つのエネルギーは、ブランクの定数と周波数とをかけあわせたものである。しかし光の周波数は何でもよいのだから、エネルギーは一つの決まった量でなければならないということはない。
腕白デニスの積木とちがって、エネルギーの量はどんな大きさでもよい。

・エネルギーというのは一つ二つと数えられるものではなく、一つの数学的量であって、抽象的でむしろ不思議なものなのである
・量子力学によると、エネルギーの保存ということは、自然現象は、絶対年代に関係しないという、自然界のもう一つの重大な性質と非常に密接な関係をもっているのである

ある時刻に一つの実験をやってみる。そして後になって同じ実験をもう一遍やってみる。そうすると全く同じことが起こる。このことが厳密にほんとであるかどうかは、我々は知らない。かりに、それがほんとであると仮定して、それに量子力学の諸原理をあわせて考えると、エネルギー保存の原理が出てくるのである。
これはやや捉え難くかつ興味のあるところであって、説明するのは容易ではない。

・運動量の保存は、量子力学においては、どこで実験をしてみても結果は同じであるという仮定と結び付いている
・場所によらないということと運動量保存との関係は、時刻によらないということとエネルギー保存との関係に似ている
・実験の装置をまわしても、現象には何のちがいも生じない。このようにどちら向きにしても自然界は不変だということと角運動量の保存と関係しているのである
・これらの他に保存則はまだ三つある。今日のところではこれは精確になりたち、理解するのがずっと簡単である

第一は、電荷の保存 - プラス電荷の数からマイナス電荷の数をひいて、それがいくつあるかを数えると、その数は決して変化しないというのである。
第二は、重粒子の保存 - 自然界でどんな反応が起こっても、結局の重粒子の数 (反重粒子は、-1個の重粒子と数える) ははじめと全く同じなのである。
第三は、軽粒子の保存 - ある反応における軽粒子の総数を数えると、はじめにあった数とおわりにある数とはいつも同じで決して変化しない。

・保存法則は六つあるわけだが、そのうち三つは、空間や時間が入ってきて捉えにくいが、他の三つは何かを数えるというのだから簡単である
・我々は、エネルギーは保存するという事実を知ってはいるけれども、人間の利用にたえるエネルギーは、そうやすやすとは保存しないのである
・どれだけのエネルギーが使えるかということを支配する法則は、熱力学の法則であって、それには非可逆熱力学過程のエントロピーという概念が入ってくる

・今日のエネルギーの供給源はどこに求められるかというと、まず太陽である
・我々はウランからエネルギーを得た：水素からもエネルギーが得られる

しかし今日のところではそれは爆発的な危険な条件の下でしか得られない。
我々は常にエネルギーを求めているのだか、どのようにしたら我々はその要求から解放されるか、このことを考えるのは、物理学者の双肩にかかっている。
そしてそれはできることなのである。

これで第４章まで終了しました。ここまでの感想などは明日にでも書こうと思います。


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。

【今日の記事を評価して頂けましたら、下記をクリックしてね。Amazon サイトで関連書籍が見れます (アフィリエイトにご協力をお願いします) 】
　　　♪ - クリックのみでも充分に嬉しいです - ♪
　　　　　　 ------------------------------