『電子が持つ二重性は高校物理の電流内の電子の流れからも考察できる』(171108)

 電子には二重性がある。粒子の性質と波の性質(波動性)の二つを併せ持つこと(Wave–particle duality)である。その証明として、物理学の最も美しい実験と呼ばれる量子力学の「二重スリット実験 : Double slit experiment」が有名である。 WIKIより  さてわたしは電磁気学の授業で、銅線の中を流れる電子の速さを計算した。 I=envS ‥‥ ①  I:電流[A]  e:電子の電荷(-1.6×10-19[C])  n:1m3当たりの電子の数  v:[m/s]  S:導線の断面積[m2]  v = I/enS  ‥… ②  仮に銅線の直径が1㎜、電流1[A] のとき、速さvは、  v = 0.094[mm/s] ‥… ③  これはもちろん「ところてんモデル」などといわれる電子の流れである。「一秒間にたった0.1ミリメートル 」といっても、たしかに電子は無数にあるので、銅線が電球につないであれば「一秒間で0.1ミリメートル」でも動けば、無数の電子の粒子が少しずつ電球内を移動する計算になる。  高校や大学の一年生ではこのような電子の速さが教えられている。しかしながら、一方、次のような考え方もできるのである。  電流が流れると、電線の周囲の空間には「電場」(電界)と「磁場」(磁界)が 発生する。電線の中は等電位面であり、電場は電線の外で発生する。  この電場と磁場をかけあわせたもの、「電場…

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『今日授業の合間に話したたとえ話』(170315)

 物理や化学の法則などは、氷山の一角である。という話をした。たとえ話である。人間の科学は自然界の真理からしたらほんのかすかなひとかけらである。そういうことを知ってもらいよりよく自然を理解してもらうためのたとえ話である。  物理や化学の法則などは、氷山の一角である。だから新たな発見があれば、またそれ以前よりも多くの疑問が出てくるということなのである。  物理や化学の法則などは、氷山の一角であるということを知らないと、タイタニック号が氷山にぶつかって沈んでしまったように、人間は自然界から多くのしっぺ返しを受ける可能性があるよという話なのだ。

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『きょう授業の合間に話したこと』(170309)

 物理や化学などサイエンスの世界が見つけた法則とかにわたしたちは縛られている。ともすればそれがまったく正しいと信じている。しかしそれは同時に大いなる間違いでもある。わたしたちの知っている世界はごく限られたものである。わたしはたとえ話で、黒板に氷山の絵を書いて説明した。わたしたちの知っている法則などは、海の上に現れたごく小さな部分に過ぎない。氷山の多くの部分は目に見えない海の下に隠れている。だからそれを忘れてすべて知った気になっている人間はおろかである。  よく言うではないか、 「ひとつ新たな発見があれば、よりたくさんの分からないことが出てくる」と。  むかしタイタニック号が氷山にぶつかって沈んだのは、油断とおごりがあったからなのだ。

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