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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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閲覧(215)
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投稿者 スレッド
時空 解
投稿日時: 2021/8/23 9:23  更新日時: 2021/8/23 9:23
管理人
登録日: 2015/6/21
居住地:
投稿数: 2581
 RE: 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)
おはようございます、安藤商会さん。いつもコメントありがとうございます。

なるほど、2級2次と準1級1次が似ているというのは確かなようですね。

2級2次に合格したら、直ぐに準1級の申し込みをするようにしますね。
と言うよりも、

もう今週末の受検の合否を確認する前に、もう準1級に申し込みしましょうかね…。

  おっと !

やっぱりそれはちょっと無謀かな…
今回の2級2次、それほど合格する自信がある訳ではありませんからね。_| ̄|○

でも、受検直後の手応え次第では、申し込みをしてもいいかもしれませんね。

では、今日もコメントありがとうございます。
安藤商会
投稿日時: 2021/8/22 14:53  更新日時: 2021/8/22 14:53
長老
登録日: 2021/2/15
居住地:
投稿数: 236
 RE: 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)
'
数学検定の「2級2次と準1級1次」の出題内容に関しては、半分近くは同じだと感じます。

『数学検定要点整理準1級』に、初めて取り組んだ時にもそう感じました。

間違えて2級のテキストを見ていると思い、表紙を確認したことが何度もありました。

実際に、過去の2級2次の選択問題として出題されたものと、まったく同じ問題が準1級1次検定問題として、テキストにはいくつも掲載されています。

もちろん、準1級からは『複素数平面』『行列』といった新しい分野も登場しますし、『微分積分』の内容もバリエーションが増えて複雑になっておりますね。

準1級の受験には、基礎的な数IIIレベルの学習は必要ですが、時空解さんは過去に高校数学を一通り学習されていますので、私に比べたら遥かに数IIIの内容習得はスムーズでしょうね。

ですから「2級2次検定」に合格できたのなら、なるべく時間を空けずに「準1級」に挑戦したほうが、「準1級1次検定合格」には有利だと思います。
時空 解
投稿日時: 2021/8/22 7:34  更新日時: 2021/8/22 7:34
管理人
登録日: 2015/6/21
居住地:
投稿数: 2581
 RE: 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)
おはようございます、安藤商会さん。いつもコメントありがとうございます。

今回の検定の結果を開示して頂き、誠にありがたく思っている次第です。本当にありがとうございます。

あと一点と言うのは本当にため息がでてしまうような気持ちなんでしょうね。

2級と準1級とはやっぱり随分と問題に違いがある気がします。

ちょっと準1級の過去問を覗いたことがありますが…   うーむ… 

準1級の1次が2級の2次? ( ^^;

まぁとにかく私としては2級2次に向けて頑張るしかありませんね。

お互いにもう少しのところです。

お互いに体調に気をつけて頑張りましょう!

では、今日もコメントありがとうございます。( ^^).
 
安藤商会
投稿日時: 2021/8/21 21:44  更新日時: 2021/8/21 21:44
長老
登録日: 2021/2/15
居住地:
投稿数: 236
 RE: 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)
こんにちは。

「エネルギーって何?」

エネルギーに限らず、「◯◯って何?」の明確な答えは、どこまでも決着がつかない問題でしょうね。

本来は、『学問では触れてはいけないタブーな領域』なのかもしれません。

暗黙の了解として『◯◯って何?』とは、問わないのが、学習者としてのルールと言うか、マナーのようなものでしょう。

根源を追及しだしたら、キリがありませんからね。そこで学問が終わってしまいそうです。

案外、勉強のできる人達というのは、先天的な嗅覚で、

『今それを言い出したら、ここから先には進めない…』

という事を嗅ぎ分けられる人達なのかもしれません。

別に明確な説明などでき無くても、「エネルギー」という言葉を使って、誰とでも意志は通じますから、本当に不思議なものですよね。

以前こちらで紹介した小説『青の数学』の中で、主人公「栢山」が有名な数学者に向かって、

『数学って何ですか?』

と質問する場面がありました。数学者の答えは、

『人類の病(やまい)。』

やはり哲学的になってしまいますね。

さて、先月受けた『数学検定 夏の個人検定』の採点結果が本日届きました。

『 1次検定:4点 2次検定:0.7点 』でした。

1次検定合格には、あと1点足りませんでした。

前回の個人検定では、1次検定は1点でしたのでかなり進歩したと思います。

ですが、1次検定に合格する為の『あと1点』は、かなり大きな壁ですね。

問題は7問しか出題されませんから、1問の重みが2級までとは全然違います。

このような点数での不合格が、今後も何度も繰り返される事が予測できます。

ため息がでますね…。

今は2次検定の点数は気にならないです。

2次検定の学習は何もしてないので、「0.7点も」取れたのが不思議なくらいです。

採点結果には、1次検定の解答に対する解説はありません。

ですから、模範解答を見て自力で解くしかないですね。

計算ミスでの失点ならまだ救いがありますが、解法自体が分からない問題は本当に困ります(泣)。

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