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新発見か! 電磁気学のパラドックスの設定自体がが間違っていたのではないか
http://www.asyura2.com/15/nature6/msg/163.html
投稿者 短足鰐 日時 2015 年 10 月 05 日 19:40:06: 1dEIvwQCPSw5M
 

(回答先: アインシュタインは、マイケルソン・モーレーの実験(光速度不変)を知らなかった/佐藤勝彦 投稿者 短足鰐 日時 2015 年 9 月 23 日 21:22:02)

 派生的な議論から思わぬ展開になったが、議論しているうちに、パラドックスの問題の立て方に何か見落としがあるのではないかと考えた。竹内本にあるのは次のようだ。

〔電磁気学のパラドックス〕
 二本の電線に同じ方向に電流が流れている場合、電線は引っ張りあうが、電流と一緒に観測者が動くとどうなるか。電荷が静止しているので反発し合うのか。

 以上をこう解釈したらどうだろう。
 観測者が静止している場合は電子による電流が流れるので二本の線は引き合う。
 観測者が電子と同じ速度で動くと、電子電流は流れないが今度は+の原子核が後方に動くので、原子核による電流が流れる。だから引き合う、である。

 整理すると、両者(動・静)とも電流の方向も強さも同じ。導線の電荷は中和しているので電場は発生しない。よって両者とも全く同じ原理(というよりも同じ現象から)で引きあう、である。

 以上の結果はわれわれの日常感覚とも合致する。つまりパラドックスは存在しないことになる。
 この思考実験にもどこかに陥穽がある可能性はある。これは相対性理論とは全く無関係な、単なる相対論の話でしかなくなるが。

(これが正しければ、天国のファインマン先生「一生の不覚だった」とか)  

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コメント
 
1. 2015年10月06日 01:05:22 : gFcw6fyf7c
元々の話が全然パラドックスになっていません。
http://www.asyura2.com/15/nature6/msg/158.html#c37
にも書いたように、電流とはそもそも、導体に対する電荷の相対移動速度×電荷量です。
観測系が静止していようが移動していようが、導体に対する電荷の相対速度(つまり電流)は不変です。

2. 短足鰐 2015年10月06日 06:23:32 : 1dEIvwQCPSw5M : g9z6w7AJwU
 >>1

 元々がパラドックスでなかった。小生の解釈とは微妙に違うような気もしますが、それは後回しにして、パラドックスでもないものにファインマンともあろうものが飛びついたという謎は深まるばかりです。
 思うに頭が良すぎて、頭の中はいつも相対性性理論でいっぱいなので、この提起を目にしたとき、たちどころに特殊相対性理論による解がスラスラと浮かんできたのかもしれません。

 大先生の言うことがから、竹内氏も高校教師も頭からこのパラドックスには市民権があると思い込んでしまった。今のところそんな所感です。


3. 2015年10月06日 12:06:37 : nJF6kGWndY

ちゃんと13−6を読んで、自分で計算してみれば明らかな話なんだけどねw


4. 2015年10月06日 12:30:44 : nJF6kGWndY

>>01

そもそも自然と整合的な正しい理論においては、パラドックスなど存在しない

あくまでも浅い思考でしか出てこないということだ

http://www.moge.org/okabe/temp/elemag.pdf
12.4 磁場力の消失
ファインマン(Feynman)物理学の書*1にあるパラドックスであるが、
図 12.3 に示すように、電流と平行な方向に移動している電荷には、移動方
向と垂直な力が働く。この系を S 系としよう。さて、この電荷と一緒に動く
系を S
′ 系としよう。S
′ 系で見ると、電荷は止まって見えるため、磁場の効
果は消失する。つまり、力は消失し、S 系で得た力と矛盾する。


5. 2015年10月06日 13:04:23 : nJF6kGWndY

竹内薫の本は読んでないし、Feynmanと違って単なるサイエンスライタだから関心もないから無視していたが

補足しておくと

>電流と一緒に観測者が動くとどうなるか。電荷が静止しているので反発し合うのか。

竹内の問題設定が、パラドックスとして今ひとつなのだ

(つまり電子と固定正電荷の単なる相対運動による電磁力として、納得されてしまう)


何度も言っているように、本来のFeynmanパラドックスは 前に示した13-6の磁場力の消失であり

こちらは電荷の相対論的効果=磁場力であることを明確に示す良い例

だから問題を正確に定義することが重要だと何度も言っているのだけどねw

http://blogs.yahoo.co.jp/tsurugiya2000/4379610.html
  同じ向きに電流が流れている2本の
  平行な電線は磁場により引き合う。しかし電子の流れと同じ速度で動いている観測者
  にとっては、静電場を生じた2つの棒状電荷が並んでいるとも見えるので反発すると
  もいえる。この矛盾をどう説明する?

→ 一方の電線を走る電子に観測系をおくと、
  反対側の電線においてプラス電荷の密度がローレンツ収縮を起こして高くなり、全体
  としてプラスの電荷を持つことになるから結局引き付けあうことになり、矛盾はない


6. 2015年10月06日 19:43:59 : OO6Zlan35k

ノーベル物理学賞に梶田隆章氏 素粒子ニュートリノ研究
2015年10月6日19時08分 
 スウェーデン王立科学アカデミーは6日、今年のノーベル物理学賞を、東京大宇宙線研究所長の梶田隆章教授(56)ら2氏に贈ると発表した。梶田氏は岐阜県にある装置スーパーカミオカンデで素粒子ニュートリノを観測し、「ニュートリノ振動」という現象を初めて確認。質量(重さ)がないとされていたニュートリノに質量があることを証明した。宇宙の成り立ちを説明する物理学の「標準理論」に修正を迫った。

ノーベル賞
 日本のノーベル賞受賞は、5日に医学生理学賞が決まった大村智・北里大特別栄誉教授に続き24人目。物理学賞では、昨年の赤崎勇・名城大終身教授と天野浩・名古屋大教授、中村修二・米カリフォルニア大サンタバーバラ校教授に続いて11人目となる。授賞式は12月10日にストックホルムである。賞金の800万クローナ(約1億1200万円)は受賞者2人で分ける。

 ニュートリノ研究で日本人がノーベル賞を受けるのは、2002年に受賞した小柴昌俊・東京大特別栄誉教授に続いて2回目。

 ニュートリノはほかの物質とほとんど反応せず、地球をも通り抜ける。三つの型があるが、標準理論ではいずれも質量がないとみなされており、もし質量があれば、長距離を飛ぶ間に違う型に変身する「振動」という現象が起こるはずだと理論的に予想されていた。

 梶田さんは、岐阜県・神岡鉱山の地下にあるスーパーカミオカンデで、宇宙線が地球の大気にぶつかって発生する大気ニュートリノを観測。地球の裏側でできて地球を貫通してきたミュー型の大気ニュートリノの数が、神岡上空でできたものの半分であることを突き止め、1998年に発表した。

 大気ニュートリノはどこでもまんべんなく発生するので、「振動」がなければ同じ数だけ観測されるはず。このデータは、地球の裏側から来る間にミュー型から他の型へ変身している決定的な証拠になり、ニュートリノに質量があることが確実になった。その後、「振動」を世界中で精密に調べる実験が行われ、素粒子物理学の大きな流れをつくった。
 
物質・時空ナゾ迫る巨大装置、建設1兆円 文科省は慎重
ノーベル医学生理学賞に大村智氏 寄生虫薬開発に貢献
梶田隆章氏、ロングインタビュー別ウインドウで開きます
http://webronza.asahi.com/science/articles/2011081800004.html


7. 短足鰐 2015年10月06日 19:49:03 : 1dEIvwQCPSw5M : qh9Mmj9DiE
 二本の導線に電荷を与えただけで観測者が動くとどうなるか。
 1番さんの考えを反芻すると、電子は動いて見えるから導線に沿った空間を電流が流れているように見える。だがここで見落としてならないのは、導線も電子と同じ速度で動いているから電子と導線の相対速度はゼロ。だから導線には電流は流れていない。ゆえに反発し合うのみ。(パラドックスではない)。これはわれわれの日常感覚とも一致する。
 明解な説明だと思います。

 この原理を竹内本パラドックスに応用すると、観測者が電子と一緒に動けば電子は静止して見えるので、導線に沿った空間には電流は流れていないように見える。だがやはり見落としてならないならないのは、導線も観測者に対して動いていること。だから電子と導線は相対速度を持ち電流は流れることになる。ゆえに引き合う。(パラドックスではない)
 つまり導線を止めて観測するか、電子を止めて観測するかの違い。相対性理論ならぬ、単なる相対論。

 言い回しが違うだけで、小生の考えも1番さんの考えと同じ内容だと思いました。

 この電磁気パラドックスはすでに電磁気学から排除されているのかもしれません。その残骸をわれわれは目にしているのかもしれない。
 われわれ物理学ファンの頭は、必要以上に相対性理論に毒されているのではないだろうか。そのため極めて単純な事柄も「ス」に見れなくなっている。大いに自戒を込めて気を付けたいものと思う。

 1番さんの指摘は、単純な事柄をスに見ることにハッと気づかされた、誠に当を得た見解と思う。
 実は最初のパラドックスが解けずに往生していたのでした。


8. 2015年10月07日 11:45:20 : nJF6kGWndY

バカというのは度し難いな

9. 短足鰐 2015年10月07日 20:02:22 : 1dEIvwQCPSw5M : QPYnQe6wH6

 ファインマン物理学(電磁気学)では、二本の導線に電流を流した場合の解析をしているが、特段にパラドックスとして提示されたものでないことを確認した。もっぱら理論的興味で扱っていると見られる。
 またファインマンの電磁気学は特殊相対論を組み込んでいるので、必然的にローレンツ変換の項が出てくる。そしてこれはv/cが無視できない領域で効いて来るので、議論も自然的にこの速度領域でのものになっていると思われる。
 こう考えると前稿での数々の疑問はほぼ解消する。

 逆にv/cが無視できる領域では普通の電磁気学に還元するはずだ。
 ちょうどニュートン力学ではv/cが無視できない領域では誤差が大きくなり、特殊相対論を考慮(ローレンツ項)しなければならないのと同じ。ニュートン力学から次第に特殊相対論に席を譲らなければならない速度を、前稿では「ニュートン速度」と仮置きした。

 ここで考察したパラドックス(ではない)は、ニュートン速度の範囲では妥当と思われるが、それを越えるとファインマン解析(前稿の4番)がおそらく妥当なのだろう。といっても光速の数十分の一の速度の電流がこの世にあるとは思えないが。

 さて前後の脈絡もなく引用するので誤解を招きかねないが、「電流のある中性の針金が動くと帯電してみえるはずである。これは調べてみる必要がある」とあるのは、心もとない。理論的にはそうだが調べてみないとはっきりしないと言ってるようだ(詳しくはp167〜8を)。
 


10. 短足鰐 2015年10月08日 07:28:12 : 1dEIvwQCPSw5M : LOXN1VQF0Y

 この針金が動くの「動く」が曲者である。この速度はニュートン速度を超えた速度だと断じる。
 その理由の第一は、v/cが無視できる通常の電磁気学からはこんな知見は出て来ない。第二に、ニュートン速度でこの現象が起こるなら簡単に調べられるからだ。

 針金に電流を流し、その傍を感知装置を持って人が歩けばよい。だが光速の少なくとも1/100ぐらいの速度ではこの実験は事実上不可能。ファインマン先生これを知っていて読者を謀(はか)ろうとしている。
 あるいは「動く」という翻訳に問題があったのかもしれない。だが原語が「move」であれば、こう訳さざるを得なかったのかもしれない。


11. 短足鰐 2015年10月08日 19:53:36 : 1dEIvwQCPSw5M : t8ohg7U8aA
 (ついでに)

 ファインマン電磁気学はほんの5〜6pに目を通しただけだが、読者の読解力試すかのような落とし穴が随所にあるように思える。
 そして理論の世界に遊ぶ風なところ。目にしたページだけでも「並行導線」や「電流を流した針金」が出てくる。いずれもニュートン速度を越えた世界での話であり現実にはまず有り得ない。頭が良過ぎてつい理論の世界に彷徨たくなるのだろう。読者はこれに付き合わされる。
 読んだところにあと二つほど理論の世界に遊ぶ風な所があったが省略。


12. 2015年10月12日 11:31:17 : nJF6kGWndY

自分の無知、つまりバカの壁に気づかなければ、いつまでも電磁気学と相対論の基本は理解できないだろうな

>>04


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