媒体と周期という概念

媒体と周期という概念

　　について皆さんはどうお考えですか？

　　物理学上の「媒体」の定義といわれると直ぐには適切な表現を
　　見出せないのですが、概念としては「エネルギーや情報を運ぶ
　　もの」ではないかと思います。

　　その昔、光が波であるならその波を運ぶ媒体（エーテル）がある
　　はず。　　ということでその検証のためにマイケルソンとモーリー
　　が実験を行ったというのはあまりにも有名ですが．．．

　　逆に波でないなら媒体は不要か？　という疑問です。

　　たとえば質量のあるものＡが等速直線運動している場合、
　　Ａは運動エネルギーの媒体（運ぶもの）ではないでしょうか
　　？

　　要は、エネルギーの運び方が異なるだけではないか？
　　と．．．

　　一個のドミノが空中を等速で飛んで運動エネルギーを運
　　ぶ。これは一人が全距離を走るマラソンのようなものです。

　　一方、複数のドミノが倒れるときのエネルギーを次々と伝
　　えなが運んで行く。　これは複数の人間のリレー競争のよ
　　うなものです。
　　同じ形、同じ大きさ、同じ質量のドミノを一定間隔で並べる
　　と伝播特性が均一になり一定速度で伝播するはずです。
　　
　　また周期性があるのでドミノが倒れる角運動が波の性質
　　をもっているように見えるはずです。

　　つまり波（リレー）であろうが、直線（マラソン）であろうが、
　　媒体無しにエネルギー伝播は出来ないのではありません
　　か？

　　宇宙空間では光が波でも媒体はいらないと言いますが、
　　電場と磁場が変化し、空間の物性である誘電率と透磁率
　　に完全に縛られているので空間には物質とは相互作用し
　　ない光の媒体が必なければならない思います。
　　何か？は解りませんが電場や磁場になりうるものです。
　　
　　「虚無の時空間が電場や磁場になりうる」というのは論理
　　矛盾ではないのでしょうか？　伝える先にドミノが無いので
　　すから．．．

　　一方光は「電場と磁場の波動自体が媒体でボールのよう
　　に直線に飛んでゆく（マラソン式）」のほうが途中には媒体
　　（次のランナー）がいりませんね。
　　でも電場や磁場になりうるものは必須のはずです。



　　周期性

　　周期性についてですが、周期的に波打っているものが等速
　　直線運動することはあるし、回転体が等速直線運動するこ
　　ともあります。

　　尺取虫や蛇は波打ちながら前進します。（尺取虫は垂直偏
　　波、蛇は水平偏波です）
　　
　　タイヤやボールが転がることは回転体の直線運動ですが、
　　回転しているので周期性があります。

　　では完全な等速直線運動には「周期性は無い」といえるでし
　　ょうか？
　　
　　ある一定時間内に進む距離が一定なのだから、それは一種
　　の周期といえないでしょうか？

　　例えば一機の宇宙船が宇宙空間内で地球に対し等速直線
　　運動しながら離れてゆきます。
　　その宇宙船のある一点の位置が時間経過とともに地球から
　　見た座標系上を移動します。
　　
　　それを座標上にプロットしてゆくと直線にしかなりません。

　　今度は宇宙船の先端Ｐ１と後端Ｐ２の位置変化を見ます。
　　Ｐ１に対しＰ２は宇宙船の「長さ」の分だけ遅れていますが
　　やはり直線にしかなりません。　

　　ここで「長さ」を強調したのは意味があります。

　　相対性理論によれば空間＝時間です。　「長さ」は空間で
　　す。
　　一方、時間を一定の「間隔」で区切ったものが「周期」と定
　　義できます。

　　時間＝空間なら、時間間隔（周期）＝空間間隔（長さ）です。

　　つまりものの「長さ」＝「周期」ではないでしょうか？
　　
　　とすれば、長さをもつもの（長さが無いものはありえませんが）
　　が等速直線運動すれば、その長さ分の周期を持っていること
　　になりませんか？
　　波動や回転はしていなくても周期性はあると．．．

　　もしそうならば、全てのエネルギー伝播には必ず媒体が必要
　　でしかも等速なら必ず周期性があるということになり、リレー
　　方式（複数媒体伝播）かマラソン方式（単独媒体伝播）かの差
　　しか無い。　．．．となりませんか？

　　よろしくお願い致します。

No.3 ベストアンサー 回答者： d9win 回答日時： 2010/08/04 08:28

面白い着想ですが、議論が大雑把すぎると空論に傾く嫌いが出てくると思います。

光は簡単に引き合いに出すほど単純ではありません。光にはエネルギー(hν)のみでなく運動量(h/λ)と角運動量(スピン:h/4π)があります。媒体論を展開する前に、この光の存在形態を具体的に考える方を先に済ますべきではないでしょうか。どちらにしても、答えは分かってない訳ですけど...。
ちなみに、「光が空間の物性である誘電率と透磁率に完全に縛られている」ことはないと思います。電磁気には幾つかの単位系がありますが、誘電率と透磁率は単位系によって全く意味が異なります。現在はMKSA系が主流ですが、そこでの誘電率と透磁率は極めて人為的なものでそれらの値に絶対性はないと、私は思います。

また、"周期性"は回転運動のように運動状況が再現する場合に出現しますが、"周期"は単なる時間を示す言葉です。時間と長さの等価性から長さにも"周期性"があるとするのは乱暴です。
ただ、直線運動に周期性が表れる状況として、結晶中の規則正しく並んだ格子を電子が突き抜ける運動があります。この電子波の量子条件(h/(n?L)=mv)は、回転運動の周期性を一番端的に示す角運動量の条件(n?h/2π=mvr)と似てます(nは整数、Lは結晶格子の間隔)。回転運動と直線運動のどちらも定在波が存在すれば周期性が現れるようです。

貴兄の基本的物理概念に付いての一連の質問を興味深く読ませてもらってます。(私も含め)素人が奇妙に思う説明が基本物理には多すぎますね。そのような点を明解にするのが物理本来の役割なので、いずれの日にか本来の説明が行われるであろう事を信じてます。

この回答へのお礼

ご回答有難うございました。

他の方へのお礼にも書きましたが、私のような
素人にはこの分野は正に縺れに縺れた糸のよ
うなものです。　だからこそその糸がすこしづつ
解けてゆくことの楽しさ、醍醐味は実に魅力的
です。
（無論物理学を専門的に勉強されている方々
はそれ以上に魅力を感じておられることでしょ
う。）

一方で素人は断片的に情報を集めるしかなく
それもどこまで信じられるのか？　集めれば
集めるほど各記述の共通点と相違点はどこな
のか？相違があるならどちらが正しいのかとい
った疑問が増えてしまいます。
無論その過程で知識が少ない、或いは偏った
見方故の主観的疑問も多く生じます。

質量は実は超高エネルギー電磁波の定在
波なのではないか？　などと考えてしまうわ
けです。

そのような事情からネットでの質問の仕方も
整理されていない大雑把な議論になりがちです。
「直ぐに知りたい」という欲望も出てしまいます。

現在はネットでこのような的を得ない、あるいは
自己完結したような質問にも寸暇を割いて懇切
丁寧にお答えいただける方がいらっしゃることは
素人にとってこれほどあり難いことはありません。

>光は簡単に引き合いに出すほど単純ではあり
ません。

光や物質については素人はどうしても「極身近な
もの」という視点で考えてしまいますね。

ある方の回答に「素粒子は粒子と見れば粒子、
波と見れば波としてふるまう、しかも観測結果
に一貫性を見出せない」とありました。

一方で、素人から見ると非常識とも思える考え
が多数派として支持されていたり、「そうともい
えるのでは？」という素人なりの発想がほとんど
通用しない世界にも思えます。
（数式で厳密に記述し、証明していない観念論
が多いからでしょう。）そこがまた面白いです。

>誘電率と透磁率は極めて人為的なもので．．．
そうなんですか？　その昔これは光速Ｃと同様
に揺るがしがたいと習った記憶があるものです
から．．．　

光の媒体については、「ニュートン誌」の別冊
「無」の物理学の90ページに「場の量子論」で
考えると空間には「電磁場の０点振動」がある
という電磁波のアイドリングのような考え方が
載っていました。
エーテルではないようでが、これが事実なら空
間が電場や磁場になれることは頷けます。

周期性については、「周期」と「周期性」の定義
を混同したようです。　
一定間隔の相対時差が直線移動するので「周
期性」と呼べなくもないかな～と思ったのです。

>いずれの日にか本来の説明が行われるであ
ろう事を信じてます。

全く同感です。
ある物理学者が、科学は「如何にして」そうなるか
には答えられるが「何故」には答えられない。と言
ったそうです。

真偽のほどは知りませんが含蓄有る言葉ですよ
ね。

ＬＨＣによる実験で新発見があるとよいですね。

有難うございました。

お礼日時：2010/08/04 16:26

No.2 回答者： trapsell 回答日時： 2010/08/03 21:00

なんだか想い違いしているように感じられる

簡単に説明すると
恒星は、何十億年前の光を出し、我々が天体観測する時にその光を観測する
すなわち、宇宙空間に複数の過去への扉(光の道)が存在する、また未来への扉(光の道)もある
違う説明では、
　未来　－→
　現在　－→
　過去　－→
違う扉(光の道)へ相転移する場合は、そのの扉(光の道)に合う周期を出せば移動できると思う
今現在の技術では、TMR効果が近い

相対理論で説明されている現在・過去・未来のトンネルのような図も上記で説明出来る
ただし、いずれも光の速度まで加速しないと出来ないが、、、。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。

様々な方々から暖かいご回答を戴き素人ながら
少しづつではありますが、縺れた糸が解けてゆく
思いです。　　まだ詳しく調べてはいないのですが
TMR効果というのはトンネル効果の一種のようで
すね。　勉強してみます。

以前「１秒前の私と今の私は同じ私か？」という
観念論的な質問をしました。

　時間の進行とは何なのか？という素朴な疑問
からです。　相対性理論では時間と空間は等価
だといいます。　そのこともやっと概念的にでは
ありますが理解できるようになりました。

またご教授下さい。
ありがとうございました。

お礼日時：2010/08/04 15:24

No.1 回答者： doc_sunday 回答日時： 2010/08/03 15:28

>「虚無の時空間が電場や磁場になりうる」というのは論理矛盾ではないのでしょうか？

少なくともカッコ内の言明には矛盾はありません。
あなたが自分で考えた「真空は波を運べない」という「勝手」な仮定とは矛盾します。
「実際」は「エーテル」が媒体であっても良いが、エーテルはローレンツ短縮すると言うことを認めなくてはならないので、そんならその様な物は考えなくても良いというのが現在の考え方です。
エーテルを使うと説明しやすいときは使い、説明しにくいときは無視する。
古典論との差は「あってもなくても良いものが存在しても構わない」ところにあります。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。

確かに「勝手」な仮定と取られても仕方ありませんね。
そのつもりでなくても「勝手」な仮定をしたことになるので
すね。

真空は本当に虚無なのか？という素朴な疑問がありま
した。
エーテルということではなく、なぜ電磁場になれる性質
があるのか？と．．（エーテルと言っているのと同じなの
かも知れませんが．．．）

一方「虚無の時空間が電場や磁場になりうる」と書いて
自分にさえ矛盾を感じていました。　
なにしろ「虚無」と言いながら「時空間」というある種の「有
」をイメージしているのですから．．．

このような発想の仕方から変えないと前に進めそうもあり
ません。

現在の考え方というのは割り切った方向性が多いですね。
解らないものにあえて言及しない。　上手く説明できれば
それでよい。　「有る」としても「無い」としても結果が同じ
ならあえて有ると考える必要はない。

どうも、「私が物理など詳しく知らなくても生きる上では問
題無い」というのと似ている気がするのは私だけでしょうか
？　　有難うございました。

お礼日時：2010/08/03 17:33