なぜ単磁荷が存在しないのかがわかりません。というか、感覚的には分かるんですが、言葉で説明できません。本とかを調べると、式がいっぱいのっていたりするんですが、分かりやすく言葉で説明しているのがありませんでした。よろしくお願いします!!

A 回答 (4件)

なぜ存在しないかということについては、まだ言えてませんよ。



電磁気学では、モノポールが存在したほうが理論は対称的で綺麗になりますが
なぜという疑問を解決できるものではありません。
abt-594 さんも仰っている大統一理論からはあるべきことが導かれますが、
これをわかりやすい言葉で説明するのは非常に困難です。
おそらく、koharunatu さんのお調べになった本にあった数式というのは
なぜということには触れていないものだったように思うのですが。
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 HPでも、紹介されていました。



参考にしてくださいませ。

http://www.first.tsukuba.ac.jp/~mma/science/mass …

参考URL:http://tophp1.kek.jp/bulletin.board/TRISTAN.repo …
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 講談社のブルーバックスに「モノポール」という本があって、その中に書いてありましたね。



 電磁気学の等価性から言えば、モノポールが存在するのが自然なのですが、計算をしてみると、質量が大きくなりすぎて、およそ素粒子として存在し得ない…とか書いてあった気がします。

 実際にその本が手元にないので、確認できませんので、「自信なし」なのですが、興味があるようでしたら、一読してみてもおもしろいかと思います。
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宇宙の4つの力のうちの3つ(電磁気力,弱い核力,強い核力)


を統合しようとする大統一理論に従えば、

「単磁荷は有るべき」とする結論が導かれるそうですが
それにもかかわらず、
単磁荷は現在まで発見されていないことが、
問題となっていますね(宇宙論において)

ただ、
宇宙の初期の状態を説明するインフレーション理論によれば、
単磁荷を持つモノポールは我々が観測できない宇宙の領域
まで、吹き飛ばされてしまった。
と考えることで一応、解決できるそうです。
正しいかどうかは、また、別の話ですけど…
質問からずれてしまいましたね。 ごめん
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Aベストアンサー

 とっても正しく、センスの良い素敵な質問ですね!

 我々が小学校で最初に学ぶ電磁気は、たぶん「鉄の永久磁石」であり、それが「磁荷」との出会いだったことでしょう! 

 そして・・・
 中学で電磁石・右ねじの法則を学び・・・、
 高校でローレンツ力・磁気誘導を学び・・・
 大学に入って、電磁気学・マックスウエル方程式を学び・・・

 そこまで勉強しても、「磁荷」いうものが、「有るのか無いのか?」わかりません。現象論的に「磁気単極はない」なんて頭ごなしに言われるだけです。

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 最終的には、量子力学を学んで、大学院で、場の理論の入門を果たしたあたりで、電子スピンの磁性と、鉄の電子軌道におけるスピンの役割がわかり、「鉄の永久磁石~強磁性体」の存在が実感できる頃、「磁荷」なんてものはないんだ~ってわかるわけです。
(モノポールは宇宙論レベルでの話なんで・・・更にずっと深いですが)

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Aベストアンサー

(ANo.8のつづき)
(5).物理の幅の問題
(4)とも関連しますが、理論には束縛がありませんから(むしろ個々で人と違うことをしなければならないという逆の縛りがある)各人がそれぞれ独自の分野に詳しくなっています。また、元が優秀な人たちですから、物理一般に対する含蓄も深いのです。
で、それらの知識はある程度仲間内で共有することができますから、総合的に物理の各方面の知識やテーマについてより掘り下げることが可能になるわけです。

※実験にもすごい人は居るのですが、どうしても層の厚みや環境etc.かなわない面があるように感じます。
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Q磁場と磁束密度の違い

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追加です。

「EとH,DとB」という本が共立出版・物理ワンポイントシリーズにありました。
1冊の本になるくらいBとHの区別は難しい,というか私も理解に苦労した記憶があります。

B=μH 磁束密度B[Wb/m^2],透磁率μ[H/m],磁界H[A/m]
D=εE 電束密度D[C/m^2],誘電率ε[F/m],電界E[V/m]
J=σE 電流密度J[A/m^2],導電率σ[S/m],電界E[V/m]

これらの式は数学的には同じ形になり,ポアソン方程式の境界条件なども同じ形になります。

私もしばらく,B,H,D,Eという物理量の違いが理解できず,悶々としていました。
これらの中で
「導電率σの物質に電界Eをかけると,電流密度Jで電流が流れる」という,
微視的なオームの法則が一番イメージがわきやすかったです。

すなわち,
EやHは流れを作り出す「界」の大きさで,長さあたりの傾斜
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というイメージです。

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これらは同じ性質を持つことになります。このうち電圧(起電力),電流は電気回路の考え方に従い,
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これを手がかりにして,

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磁界や電界は流れを作るポテンシャル勾配「界」で,ぐるりと一周線積分すると起磁力,起電力になる,

というイメージがつかめました。

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