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相対性理論を学びたい人のために

まだ一度も相対性理論を勉強したことのない人は、何か一冊相対性理論の本を読みかじってみて、なぜこんなことが?という、疑問を持ってからこのブログに来てください。

IH(アイ・エイチ)調理器のこと

 現在2015年4月26日20時45分である。

 昨日の朝日新聞に、まゆゆ、が、載っていたことは書いた。

 まゆゆ、が、載っていたのは、青いbeだったが、赤い方のbeを見ていたら、『今さら聞けない+』という連載が、今回は、『IH調理器』を取り上げていた。

 まゆゆ、が、親子丼を作ったなんていう、情報もあるので、まゆゆ、は、結構、料理が好きなのだろう。だとしたら、IH調理器の仕組みを知っていたら、料理がもっと楽しくなるかも知れない。

 新聞の記事で、1箇所だけ、修正しなければならない部分があった。IH調理器の表面の中に、電線をグルグル巻いたコイルがあるというのは、正しい。そして、そこに、電流が流れると、磁界が生まれるというのも、正しい。ところが、ここからの説明が不十分。鍋の底が磁界に触れると、鍋の底にコイルとは別の電流が出来ます、と書いてある。

 実は、磁界が生まれるというのは、つまり、磁石が出来たというのと同じなのだが、その磁石が止まっていたのでは、新しい電流が出来ないのだ。

 これは、19世紀にもう分かっていた事実なのだから、まゆゆ、も、知っていて損ではない。

 磁石が動くと、電気が流れるのだ。同じことだが、磁界が動くと、起電力が生じるのだ。

 これを、『ファラデーの電磁誘導の法則』という。

 本当は、名前なんかどうでもいいのだが、他の人としゃべるときには、固有名詞を使った方が、通じやすい。


 ところで、

「IH調理器の内部で、磁石が動いているとは思えないけど。」

という疑問は、的を射ている。

 中で動いているものなどない。

 じゃあ、どうやって、お鍋の底に、電流を流すかというと、IH調理器の中の電流を変化させるのだ。要するに、磁石を強くしたり弱くしたりするのだ。

 磁石が強くなったり弱くなったりすることで、磁石が近付いたり遠ざかったりするようになり、鍋の底に誘導電流と呼ばれる電流が流れるのだ。


 ところで、この説明を聞いていて、まだるっこしいなあ、と思わなかったかな?

 IH調理器に電流を流し、それが、磁石を作り、その磁石を変化させて、また、お鍋の底に、電流を流す。

「どうして、磁石を間で考えなければならないの?」

というのは、当然の疑問だ。

 私は、高校3年生の時に、この謎を解き、新しい物理法則を見出したと思った。

 しかし、この発見は、100年以上前に発見されたことの再発見に過ぎなかった。

 だが、自分で発見したことというのは、学校で習ったことよりも、遙かに扱いやすく、私は、自分の思いつきを、様々なときに応用してきた。


 この場合どう考えるかというと、IH調理器の中の電流を、ひとつひとつの陽子と電子に分けて考えるのだ。

 そうすると、電流が流れるということは、電子が動くということだから、電子の方が陽子に比べて速く動いている。

 そうすると電子の方が、エネルギーをたくさん持っている。だから、アインシュタインの有名な式で分かるように、重くなる。そして、実はこの時、電気の量も増えるのだ。

 電磁気学の正確な言葉を使うと、電気の密度が濃くなるのだが、電気の量が増えたように、お鍋の電子から見ていると見える、というのは正しい理解だ。

 そして、さっきも言ったように、これが変化するのだから、お鍋の方の電子にしてみると、IH調理器の中の電子の持つ電気の量が、増えたり減ったりするように見える。

 そうすると、IH調理器が、プラスになったりマイナスになったりするわけだ。オーバーに言えば。

 だから、お鍋の電子は、引きつけられたり、跳ね返されたりするのだ。つまり、振動する電流が、生まれる。

 これは、図を使わずに説明したので、振動する電流ということまでしか、分からなかったが、グルグルのコイルだったことを使うと、発生する電流が、やっぱりグルグルで、変化する電流であることも分かる。

 まあ今は、そこまで、分からなくても、電流が発生するのを、磁石を使わずに説明できたのだから、満足しよう。

 この再発見が、私に、大学で、数学科でなく物理学科を選ばせた、最大の原因だった。


 今後のために書いておくと、磁気つまり磁石というものは、電気の相対性理論による効果だ、というのが、正しい捉え方。

 これに関して、最も徹底的に書いてあるのは、次の本。

『電磁気』



 でも、もっと進むと、磁石は、相対論的量子力学の効果だ、ということになる。ただし、私自身が、量子力学の説明が出来ないので、これは、研究中としておこう。


 最後に、まゆゆ、は、車で移動することが多くて、電車に乗らないので、SuicaやPASMOを使わないのかも知れないけど、あれを、ピッとやるとき、カードの方に電流が流れ、その電流が電波を発して、改札機と信号をやり取りするのは、今日のとまったく同じ原理なんだよ。

 改札機の方にコイルがあって、カードの方には、全周にそって、電線が張ってあるんだよ。

 物理学というものは、1つを知ると、色んなことがいっぺんに分かって、面白いでしょう。


 今日は、ファラデーの電磁誘導の法則の話をしました。ファラデーは、偉大な物理学者・化学者です。

 現在2015年4月26日21時57分である。おしまい。