Tag: あべりょう

コレが原子の生きる道

エントロピー増大な乱雑さと 低エネルギー好む原子は 電子の過不足な ±のクーロンの偏り打ち消し、結合 安定な分子になり 低エネルギー状態を目指すため オレも米(C6H12O6)を食べ 水素(H)や炭素(C)に分解し、不安定化 吸い込む酸素(O)で 酸化しCO2(二酸化炭素)にし低エネ化し余る エネルギー使い筋肉動かし 水を汲み、塩を混ぜた 塩水のNa+、Cl-も イオン結合したい 個体化、結晶化し、低エネ化目指すが 外気の熱振動で揺らされ、凍れず 水分子(H2O)の±とゆるくくっついて 少し低エネ化 水だけに自由な乱雑さも残しつつ 良いとこ取りするぬるま湯な塩水に 冷や水をぶっかけろ 冷凍庫に突っ込むと 中心だけ白く濁る氷に その訳は 塩より先に水だけが熱振動を奪われて 凝固し氷るも 乱雑さ好む塩(NaCl)だけ内側へ逃げ込み 芯だけしょっぱく、白い氷になるも 逃げ遅れた不純物、塩、アルコールが ピュアな水の結晶化を邪魔し 水の凝固点0℃を-2℃に下げた(過冷却) キンキンビール 液体(ビール)は熱振動を捨て 個体(氷)に凝固し低エネ化し 冷凍庫の冷媒液が 振動な高エネルギー受け取り、吸熱し ビール冷やし 冷媒が肩代わりした振動を ...

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台風の相対性原理

138億年前の 宇宙インフレーションエネルギーが 時空や質量に化けながら 慣性に従い飛行中 太陽回る岩石 重力で渦巻き 自転する地球に まるで走るミキサー車(地球の公転)の 回転ドラム(地球の自転)に張り付き生まれた 地球人のボクは 自転(回転ドラム)を無視し 自分だけ静止した物理観 逆に太陽人から見て 自転(回転ドラム)してる地球無視できず 平行線 (太陽人視点パート) 時計の針の軸の回転な角速度(rad/s) 針先が弧を描く 線速度(m/s(v=rω))が 緯度が上がりズレてゆく 地球の自転速度 太陽からは 赤道(北緯0°)と北緯30°の半径(r)差が生む 東向き自転速度(m/s(v=rω))が 時速200kmも違う2車線を 跨ぐ台風の円の 南北の速度差で南(赤道側)がより速く 押される力(F)×台風の半径(r)=回転モーメント(M)で 台風は反時計回り 太陽人が掲げる理屈 (地球人視点パート) 対するボクの視点は 赤道のグアム(北緯10°)の海を太陽が熱し 軽くなる大気蒸発した分 空気薄まる低気圧な 台風の目(B)に グアム(A)から真北へ吹き込む 気圧傾度風(傾度風)の矢を 東に逸らし右に曲げる コリオリ力が実在すると信じ ...

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光合成マニアック

太陽可視光(E=hc/λ) 葉っぱの電子(-)を 陽子(+)から離すエネルギー(eV) 入りは波長(λ)だが 出はエネルギー(eV)で 単位がチグハグ 陽子(+)に逆らい 電子(e-)を電圧(V)で運ぶ エレクトロンボルト(eV) 500nmの緑波長(λ)を 2.3eVに換算(1eV=1.602×10-19J) 電圧(+1V)バネから電荷(-1C)離し 戻りたいエネルギー(1J)状態を ミリカンの電子(-)の電荷(q=1.602×10-19C)代入 電子(-)の位置エネルギーをeVに 原子は紫外線で電子(e-)励起 葉っぱの光合成は クロロフィル分子が 電子遷移に要るエネルギー(1.8eV、2.8eV)と 共振する太陽可視光(波長λ)の 青色(2.8eV)と赤い(1.8eV)波長を全吸収 ノリ合わない緑(2.3eV)も7割吸収 励起した電子(e-)の存在確率のドミノ倒し ピコ秒で一か所(反応中心)に集合 まるで量子コンピューターの 重ね合わせ最短経路計算 電子(e-)を省エネに大量輸送 水素イオン(+) 濃度勾配(-)揺り戻し 水車回し作る アデノシン3リン酸ATPを 根からの水(H2O)で加水分解して リン(P)を1つちぎり(ADP) 開放するエネルギーで 葉緑素の半分を占め 地球で最も多い 酵素ルビスコが ...

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時空と電磁場の観測者

静止したオレが 銅線の中を流れる 電子(e-)を見る時 線の外を 並走する電子(e-) 銅線に近づく訳は 電子(e-)流れる銅線に沿って 右ねじ回転な磁場の輪 それを並走する電子(e-)が横切るなら フレミングの 左手人差し指の磁場を横切る 電流(電子の反対向き)が中指の向きで 親指向きに磁気力(ローレンツ力)で 電子(e-)が銅線に近づく 次に銅線を流れる電子(e-)と 共に並走するオレは 銅線に対し動くことになり 並走する外の電子(e-)と 一緒の向きに動くから 中と外の電子(e-)は止まって見え 磁場横切ることにならず 左手の中指(電子の反対向きな電流)な速度ゼロじゃ 親指もゼロ 磁気力働かず 銅線に近づかない と思いきや、近づく訳は 磁気力に代わる電気力 車窓から電柱見ると 後ろに流れ 中、外の電子(-)の向きにオレも動くと 銅線と陽子(+)だけ後ろに飛び去って 動くものは相対論ローレンツ収縮 長さ縮み 銅線の体積縮むから 陽子(+)の密度増え ...

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前座の前座な酸塩基

生き物のタンパク質は 水素結合の±塩梅 織り畳まれパーツ化 鍵穴や鍵に形変え働く 別の生き物に喰われ 胃液の塩酸(HCl)が出すH+ タンパク質の官能基の-とくっつき 撹乱 水素結合崩れ 形維持できず アミノ酸に解体 喰った奴のDNAが欲す タンパク質の材料に それをリボゾームが 新たなタンパク質に再構築 喰うとはすなわち 酸塩基反応に持ち込むこと 酸(H+)がタンパク質の官能基揺らし 形ほどく酸・塩基 マイルド±なクーロン(電磁気力)の 引き合いのハード版が酸化還元で その威力の差は お湯か炎かほど違い 水素燃料電池じゃ 水素(H)を電離し H+、e- 対岸からの酸素(O)で酸化 水(H2O)にし 余る電子(e-)が電気 同じ±やり取りでも 酸化は電子(e-)の奪い合い 水素(H)は酸素(O)と海水(H2O)になり 地表の7割を占め 二酸化炭素(CO2)まみれだった昔 シアノが光合成し 地球に撒いた酸素(O)と酸化する 100万種の好気性生物が繁栄した 地球レベルで花形な 酸化還元反応と比べ 酸・塩基は生命レベルに適した マイルドな前座に過ぎず ...

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数え切れなくても数えろ!

140億年前 秩序極まる点な宇宙が ビッグバン 重力、電磁気力でたまにトラップな 非平衡開放系 時に星や命な秩序作るも 無秩序な平衡に向かい 宇宙は発散 熱的死となる エントロピー(S)増大の法則 それを時間の矢とし 地球の自転周期を1日とし 公転する太陽も 2億5千万年で銀河公転 宇宙の膨張速度 秒速70kmとして逆算 140億年前 全ての銀河が1点に集中 30兆×1兆の水分子 1リットル沸かすとは ヤカンの底で炙られる 最初の分子から順に熱が伝い 個々の分子振動のばらつき いずれ平均化 温度に顕在化 低確率ゾロ目 高確率ランダムが吸収 母数増え 高確率組み合わせ数が爆増 熱もサイコロも 大数の法則に向かう 熱力学第二法則 そんな巨大な数なんて 数え切れないと諦めないで 数え続けたボルツマン カオスの中に統計見出し 桁外れな状態数(W) 指数で追いすがるが弾かれ やむ得ず 指数の逆操作 対数で圧縮し定式化 水分子・乱雑状態数(W) 温度に導く ボルツマン定数(k)が 無秩序怪物エントロピー(S)を ...

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武道館を沸かせろ!

虫眼鏡で光集めりゃ 紙が燃え 鏡で反射共振した レーザーは鉄も焼き切る威力な 太陽光のエネルギー(E=hν)で 水分子を照射 1/2mv2な運動エネルギー 熱振動が水全体に蔓延 温度上がるメカニズム 海の波は 水分子という粒を 媒介し伝わるが 光な電磁波は 媒質も無く 真空を伝播し 海に激突 E=hνな光は 電場(±)磁場な電磁波だけど 量子化され粒な光子の 離散的エネルギー弾で 水分子(±)の 電子のエネルギー準位を 紫外線でパンチ これが空手系 電子励起型水沸騰法 赤外線(±)波長が 水分子±(プラマイ)の震え(エネルギー準位)と共振 ±水素結合でつながる 隣の水分子(±)に伝播 水の震えがドミノ 熱力第二で エントロピー平衡化 合気道系 分子共振型水沸騰法 空手2割 合気道8割で 太陽光は海水温める DNAの指示でリボゾームが タンパク質±(プラマイ)の偏りで 多様な形に成形 カラダを形成 水分子(±)も 電気陰性度(-)が強い酸素(O)と 結合した水素(H)の ±の偏りで 隣の水分子(±)と 秒で5億回も 緩く結合・離散繰り返すリズム ...

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石油の本当の実力

100万年かけ 動植物プランクトン 海底に堆積 それが石油だが ガソリン以外の 本当の実力見せてやる! ウィスキー醸造所を1,000倍デカくした 石油化学コンビナート 石油にミックスされた 多様な炭化水素分子 分離したい 石油温め 分子間力なファンデルワールス力を切り 分離が簡単な低分子 つまり沸点低いものから より強く繋がり 沸点が高い高分子の順に分離 プロパンガス ガソリンなナフサ 灯油、重油 アスファルトに蒸留 穀物の糖を まるで無酸素運動の要領で 発酵 できたアルコールと水を 温め気化させ より沸点低い アルコール(沸点78℃)だけ蒸発 冷やし再び液体化 また蒸発 水分内のアルコール度数上げるのが 蒸留ウィスキー 石油熱し蒸留 沸点低いナフサ取り出し分解 低分子エチレン2重結合 触媒で切り電子余す エチレン同士1重結合させ 長く繋ぎ高分子化 それ折り畳み ポリエチレンなキャップやレジ袋 破れやすく 塩素の分子間力(ファンデルワールス力)で 強く凝集 展開し 破れづらい ポリ塩化ビニルな パイプやゴミ袋 ポリエチレンに 炭素が6個のデカいベンゼン環を混ぜ 隙間増やす 発泡スチロールな ポリスチレンをザルにし ...

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Fun to 物理

E=mc2で 核融合する太陽を 飛び出す可視光が E=hνで地球を照射 葉緑素 クロロフィル電子(-)励起 移動 クーロン力(F=k×(q1q2)/r2)で集める 水素イオン(+)が濃度勾配し 揺り戻す流れで ATP合成水車回し エネルギーパケットにし CO2 H2Oから取り出す 炭素(C)と水素(H)を 合成 不安定な高分子 炭化水素(プランクトン) 石油(CH2)を100万年かけ埋蔵 石油(CH2)nの電子(-)を 酸素(O)が奪う 酸化・還元 燃焼 C(炭素)とH(水素)が 低分子CO2に安定し余す P=mvな CO2振動 熱エネルギーで膨張 mvがエンジン内壁とピストン押して クランクに繋ぎ 毎分5,000回 歯車を回転 ギアで回転数を 一速、二速と入れて タイヤ回し クルマの運動エネルギー1/2mv2 アクセル踏み解放 タイヤが重力(F=G×(m1m2)/r2)に引かれ 路面と摩擦し 減速分の 熱エネルギーが 分子振動になり 運動3法則な 慣性、反作用、F=ma(力と加速度)に従い 暴れる分子が ドミノで揺れ マクロ力学から ミクロ熱運動に接続 ...

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運動量で統一せよ

質量(m)ある粒の勢い F(力)=ma(質量×加速度)の時間累積が 運動量なP=mvで 質量(m)ない波な太陽光(波長λ) 海水(m)を温めるから 離散的なエネルギーの量子(h)な光(λ)が 水(m)に当る勢い(F)の 運動量(P)=質量(m)×速度(v)=h/λとしたい 行きかうエネルギー(E)を 質量(m)の有無 粒(m)、波(λ)またぎ保存する 物理世界を運動量(P)で統一する 数式の旅 質量(m)ある物体の運動の3法則 ニュートンがまとめ 慣性 作用・反作用 力(F)と加速度a(m/s2)が見づらいから その時間(t)的累積な速度(v)(m/s)で 見やすくしたい それならF=ma(加速度) 時間(t)で積分 P=mvにして F×tグラフの面積=後mv'-前mv=となる 前後変化なmΔv=ΔPで P=mvに 質量(m)ない光 F=maじゃ 運動量(P)運ぶ理屈 説明できずいたら プランクが光のスペクトル調べ E=hv(周波数)とし 光子も離散的エネルギーな量子(h) 運動量(P)=質量(m)×速度(v)だし 電磁波の速度(v)=波長(λ)×周波数(f)で 光速c=λ×f(=vニュー=周波数)とし 質量(m)と エネルギー(E)を等価とする E=mc2を ...

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三度の飯より物理好き

酸素(O)原子の重さ 水素(H)の重さの16倍で 1gずつなら 水素の数が酸素の16倍 600兆×10億個(アボガドロ数)の各原子 1モル(mol)とし その質量の違いで 原子の数合わせが可能に 水(H2O)1モル(mol)=2×1g/mol+16g/mol=18g/mol 水分子1個 100兆×3/10億g 炊飯器 米100g炊く 水(H2O)180g 水分子量10モル(n)で アボガドロ数(Na、600兆×10億個=6×1023)×10で 6,000兆×10億個の 水分子(H2O)で米を炊く 水温10℃を110℃(383ケルビン)へ 炊飯器の水分子沸かせ 水分子の熱運動 温度と相関させたボルツマン 炊飯器の温度決めるのは 分子の平均速度 沸騰とは 弾丸並み 時速2,500km(マッハ2) 1/2m × マッハ2(v)2= 3/2×k(1.38×10-23J/K、ボルツマン定数)×t(温度)な 運動エネルギーで水分子暴れ 米炊くとは叩くこと 100℃(373K)上げるエネルギー 2兆×10億分の1J(1.8×10-21J)に ×水180g(600兆×10億個)掛けた=1万Jで沸騰 さらに液体を気体にするため 水素結合を切る 相転移し 体積1,700倍な距離まで ...

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世界演劇の鑑賞法

重力とクーロン力は似てて 共に距離の二乗に反比例 「離れても届く遠隔作用は謎だ」と ニュートン この頃 世界は空間な舞台 粒子な役者がセリフ喋ってた 電荷が電場生む変化が 磁場生む 電磁場の波を介し 「力伝う近接作用が遠隔力だ」と マクスウェル 粒子な役者のセリフを 空間な舞台の響きが 伝える世界 電磁場の素材も光子で それが舞台の響き伝える役 力は役者な電子が 光子キャッチボールで伝う ファインマン やがて電子も舞台と一体化 セリフも確率で喋り 多様な響きの舞台が 共鳴な定在波 場の量子論 20世紀まで ミュージカルの主役は 粒子な役者だったが 21世紀 役者は脇役 舞台が主役に躍り出る その脚本の言語も ユークリッドからリーマン幾何学へ 舞台建築も 三次元から 多次元曲率な設計に 量子ゆらぎする演技 近くで見る客は 掴みどころ分からず 引きで見ると 何とか把握できると くりこみ理論登場 くりこみ理論は 異なる尺度で 物理量変化知る手法 水分子運動を 水温という統計学に置き換えて 見えないミクロを マクロな結果で良しとする 熱力学的な くりこみ理論は 電磁気力の演技見るには都合いいが ...

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電子に交通ルールを守らせろ

原子の電子軌道 最外殻の円周1巻重ね 1億階建てバウムクーヘンな 原子結晶の最外殻 それが伝導帯 その内側回る 価電子帯の電子 光、熱、電気に励起され 2つの帯を行き来する 交通ルールがエネルギー準位 2つの帯の距離が 遠いと絶縁 近いと半導体 重なれば導電体な 道路に電場の信号 それに従い電子が 原子結晶のスタジアムに押し寄せ 1席に2人しか電子座れぬ パウリの排他原理 S席埋まり ABC席と遠ざけられる フェルミ準位 平面図じゃ ±濃度変えた ケイ素板3枚の中の 間の板から 電子(-)離れて出来た空乏層で 電子(-)の流れを堰き止めてる MOSFETトランジスタ スイッチ・オフ そこに電圧かけ 電場の+に引かれる 電子(-)が作った 新たな運河を 電子(-)が続々と流れ スイッチ・オン 視点変え立面図で見ると 電子堰き止める崖のように 価電子帯と伝導帯隔て 電子登れず立ち往生 崖に電圧ドリルで+穿ち それ足掛かりに ボルダリングする電子(-)が 新たな階段作り 道開く 崖を続々と電子が登り 通電し スイッチ・オン ...

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虹を網で捕まえろ

毎秒100兆個の光子 ボクの眼の錐体細胞射貫き 赤青緑の各波長ごとの タンパク質を変化させ 1兆分の1秒(ピコ)で形変え ±イオン濃度変え 神経細胞が脱分極し+になって 放出する グルタミン酸が 隣の細胞の水門の鍵を開け またイオンの濃度+に その連鎖速度秒速100m 神経伝い 脳の視覚野の網目スクリーンに 波長ごとの 色をプロット 像が浮かび上がり モノを見るボクの目力 同じくスマホカメラの裏に 1000万画素のフォトダイオード リンとホウ素混ぜ±濃淡変えた シリコン(ケイ素)の狭間で 電子(-)と正孔(+)結合して 空乏層で電流が止まり 静まる水面に 虹色可視光100兆打ち付け 雨あられ 赤青緑の各波長だけ通す フィルターセット射貫かれ 励起された電子の波長ごとの 空乏層の電子量を 電圧信号の大小感じ トランジスタがオンオフし アナデジ変換 01ラベルし 色味に読み替え メモリに記憶し 画面と指の静電気容量差で タップ サムネ開き 電圧信号で 通行可な画素指示されたバックライトが 画素ごとの赤青緑フィルタ通り 飛び出す波長達 光速でボクの錐体細胞射抜き 脳とトランジスタにある ...

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マクスウェルの剣

ニュートンが1kgのモノ 1m/s2で 加速させる力として 定めた1N(kg・m/s2)を基準とし 2つの電荷(q)に働く力の 実験結果を表す クーロンの法則 F(単位N)=k×Qq/r2 19世紀 アンペール電流の右ねじから 電磁誘導 ガウスの点電荷(q)、電気力線 ファラデーが空間な場に統合 微分で拾い積分で足す 数式20本→4本に 電場(E)、磁場(B)の一瞬 見切って串刺す マクスウェル方程式 磁石が円電流の風な 「遅延ポテンシャルA」 引き連れ(B=rotA) コイルに近づく加減速で 電荷(q)ふらつく 電流、電場に 静電荷(q)から湧き出す電場 divE(発散)=ρ(電荷密度)/ε0(真空の誘電率) 「遅延ポテンシャルA」が生む磁場(rotA= B)は 閉じたループdivB(発散)=0 磁場(B)の時間変化 打ち消す向き(-)に電場(E)巻くと レンツ、ファラデー 回転ベクトルrotE=-∂B/∂t 逆も真 電場(E)の時間変化(ε0・∂E/∂t)で磁場(B)巻く 対称性揃え 電流(J≒I)に磁場(B)巻く アンペールに足し 電磁場の地図完成 A(遅延ポテンシャル)が司る rotB=μ0J+μ0・ε0・∂E/∂t 揺れた電荷(q)が作る A(遅延ポテンシャル)が遅れ伝うから 波紋が広がり それが光速(C)で 電磁場(E、B)の水面波立たせ 電磁波(E、B)が飛ぶ ...

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スマホのアタマを冷やせ

便利な10進数 あえて簡素化し 「1」と「0」で表す 2進数をトランジスタのオンオフで 物理的に表現 10進数に比べ桁増えるが 電子の速度で巻き返し 手計算の100万倍高速で データ処理するスマホ リンとホウ素混ぜ ±濃度変えた ケイ素(シリコン)間の電位差で 流れる電子(-)抜けた正孔(あな+)と 次の電子くっつき空乏層(水門) 電子(-)堰き止めてスイッチ・オフ 電圧で水門(空乏層)をまた刺激 新たな正孔(+)空け 集まる電子(-)で 再び電流スイッチ・オン 回路の2つの入力スイッチ 2つともオン(1)の時だけ AND論理回路から記憶回路へ 電圧信号が飛び(2桁) 片方オン(1)でXOR回路通り 別の回路(1桁)へ誘導 2つの回路で2進数足し算 結果=10(イチゼロ)記憶 電圧信号受け取り 回路がスイッチ・オン(1) 電荷が流れ 一部が水門のプールに溜まり 閾値電圧が上がり 後に「読み取り」の低電圧打ち 通電するかしないかで 過去の通電(洪水) つまり1の記憶を知る フラッシュメモリ 記憶した01の並び 文字コードがテキスト変換して カメラのイメージセンサー 画素の網で色と位置捉え 加工アプリに入力 計算、記憶、出力 制御するために CPUとメモリが ほぼ光速な電子で データ出し入れ ...

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ヘルツ少年のラジオ

電荷が空間に 電気力線張る密度が 電場強弱(電場E=力F/電荷q) マクスウェルが記述 ヘルツが実験 電磁波からラジオに発展 2つの電荷な「点」に働く クーロン力が支配する 球体貫く電荷のベクトル 微分で1本取り出し 球の表面全て 積分で足し上げ 電場の全電荷のベクトルの渦と 運動量の全貌を暴き出し そんな電場の時間変化に 追いすがり渦巻くのが磁場で さらに電場と磁場が 互いに起点となり連鎖し 電磁波が飛んでく ある乾燥した冬の日 ヘルツ少年がセーターを着たら パチパチ静電気発生 電位差で空気の絶縁破り 電車のパンタグラフみたいに 電流空気渡り 火花放電 アンペールの右ネジで 磁場ができ 電場連鎖 電磁波発射 部屋中に広がった電磁波が キッチンの鉄鍋の中の ハサミを受信アンテナに 開いた刃の隙間に 電磁波届き 火花散り 電子渡り電磁誘導した 鍋底が一瞬 スピーカーになり パチパチとノイズ音聴こえ 電磁波を証明 「電磁波に情報載せよう」と マルコーニのモールス信号 火花放電の時間の長短 ツートンに変え 航海無線 ついに大西洋横断する 無線通信に成功 ラジオ局 マイクのコイルに 声の音波当て 電磁誘導し ...

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電磁気学のマリアージュ

LI〇E電話は 200年前(1827年)の右ねじ法則遡り 電流や電場の時間変化で 磁場が渦を巻き その逆が 電磁誘導の電磁波 へルツが実証 モールス信号と 航海無線を経て 発明されたラジオの原理 マイクに音波当て 振動板コイルと磁場が揺れ アナ・アナ変換 磁場・電場揺れ 無線は電磁波 有線は電気信号で Go! 電圧変動を 無線・波長100m 有線じゃ1km 波長一跨ぎ以下な 光速(30万km/s)から 音速(340m/s)で鳴れ 黒船ペリーが 有線電報 幕府にプレゼント(1853年) 100年後 電荷の流れな 電圧強弱ハックした ショックレー スイッチオンオフ表す 半導体のトランジスタを発明 論理的01変換で ノイマン型コンピュータ誕生 LI〇E電話は ラジオみたいな アナ・アナ変換じゃ終わらず アナ・デジ デジ・アナ変換 有線・無線送信の 合わせ技 音波圧を電圧に アナ・アナ変換後(AA1) トランジスタで オンオフ 01 アナ・デジ変換後(AD1) デジ・アナ 電磁波に変換(DA1) スマホが無線送信 基地局A受信 01変換(AD2) 小分けし 有線ネットに 経路分散し 基地局Bへ届け 再統合した01を デジ・アナ変換 電磁波に乗せ(DA2) キミのスマホ・アンテナが受信 ...

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くっつきたいプラマイのシーソーゲーム

原子が最外殻に 8個の電子持つと 安定するから 最外殻に電子4個持つ 砂な14族のケイ素は 8分の4の 隣同士組み合って 安定な結晶に 8分の4以外の 13と15族の元素だと 電子(-)や正孔(+)が余り 自由に電荷を運べて それで制御 電流オンオフ 整流 起電力な半導体 プラ(P)マイ(N)の偏りある ケイ素の板2枚をPN接合 Pに入れる電子 3つのホウ素(B・13族) もう1つ電子欲しい正孔(+) Nに入れるリン(P・15族)は 電子(-)5つで1つ余り ホウ素にあげたく 回路繋ぐと 電子の偏りの需給 調整が始まり 正孔(+)はN(-)へ 電子(-)はP(+)へ動き 境で再結合 打ち消し 空乏層で電流停止後に 電池を繋ぐと 電池の+に電子(-)引かれ 回路をまっしぐらに整流 電池の向き変えれば 電場も逆に 電子(-)の方向も逆に 正孔(+)がP(+)の 電子(-)はN(-)の それぞれの端へ離れ離れ 接合部渡る電子(-)が無いから 電流が止まるダイオード くっつきたいプラマイのシーソーゲーム 発電所 電磁誘導する 右ねじ磁石回転受け 電場の向きも 逆転繰り返し 描いた交流電流が 家のコンセントまで続く 銅線の電子押し引きし ...

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オレの勢いを思い知れ!

斜めってると 力も長さも測りづらいから 分かりやすい 垂直や水平方向に 分解することで 複雑な形 計算できるのが 三角関数 面倒な物理は 三角関数という 寝技に持ち込め スキーで「カラダの力抜け!」と 言われても フニャりそうで不安 玉ねぎ入ったネットみたいな 大腰筋のテンション張り 他は脱力し 玉ねぎに当たる 背骨、骨盤、大腿骨 背伸びで吊り上げ整列させ カラダを一本の棒にして 足が地面押す 垂直抗力のベクトルで 高重心でも安定 脱力なカラダ 貫く線上 重力と垂直抗力 作用線上で打消し 防いだ偶力モーメントは 等しく逆向きな 二つの力の 軸がズレると発生 カラダが回転し バランス崩し 転倒へ至る原因 リフト降りる時 スキー滑る時も 力抜き 偶力モーメントを消せ! 直滑降の威力は 運動方程式が描く スキーの加速度(a)は 推進力(F)を体重(質量)で割れと ニュートン(a=F÷m) 下への重力と 斜面下る力の バランス 重力と斜面のベクトルで 直角三角形 三角関数 斜面への重力に 平行か垂直な成分だけ 抜き出した ...

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この世で最も小さいもの

鉄が産業のコメとなった 1900年 溶鉱炉の窓から出る 光の色の分布と 温度の相関 数式化したくて 電子揺れ 電場揺れ 磁場揺れ 電磁波になる光の 色の分布表す 各波長作る 電子の振動エネルギー そんな電磁波は 階段状の飛び飛びの値 その最小単位が プランク定数(h、6.6×10-34J・s)で 鉄に光当て 電子飛び出す 光電効果を E(エネルギー)=hν(周波数)で 光の振動数から 光子1つのエネルギー求め 離散性ゆえ 光子・電子は量子 自然の姿は光速C(30万m/s) 重力定数G(6.7×10-11 N‐m2/kg2) プランク定数h(6.6×10‐34J‐s)の 組み合わせでほぼ記述でき その難解な数をすっきりと 1に揃えたくて編み出した プランク時間(5.4×10‐44s)と プランク質量(2.2×10‐8kg) プランク長(1.6×10‐35m) その3つの自然単位に導かれた この世で最も小さいものとは ものを見るとは 波である光の 反射を目が捉える事で 小さいものは 小さい波長じゃなきゃ 反射せずにすり抜ける ...

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熱と電気と光のチカラ比べ

教科書じゃ 熱と電気 光 波が繋いで 物理学のエネルギー保存則が 文科省的縦割りで 分かり辛いから 最強が誰か決める チカラ比べだ ド〇クエ 雷、炎、光属性 魔法陣を3つ重ね 現れたのは? 銅線の分子軌道に詰まった 雷属性の電子(e-)は 電気素量(e) 1.6×10-19乗クーロン 最小単位とした 負電荷(-)の洪水が 電場の正極(+)に引かれ 秒速0.01mmな 電子流を召喚 それが電球の フィラメント抵抗(R)な タングステン原子の 電子雲の中進む 運動エネルギー吸収 再放出 分子震え 熱エネルギー変換 炎属性なジュール(J)熱 熱くなり同時に揺れる 電子が励起し 電磁波が光る 同じジュール(J)熱でも タングステンなら灯り ニッケルとクロムなら 暖を取るヒーターとして 一石二鳥な電子の運動 その動きを操る 光属性のラスボスが ダイオード 配合変え 2種の窒化ガリウム PN接合部 出会う正孔(+)と電子(e-)の 再結合きっかけに励起した 電子(e-)が高エネルギー準位から 低い軌道に落ち着いて エネルギーを 450nmの青色波長 電磁波にし ...

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命よ、原子の暴れ馬を乗りこなせ!

太陽が肌を突き刺す 暑い夏が来た ビーチで望遠鏡覗き ビキニ鑑賞していた 宇宙→星→命→原子→素粒子 大きな物が小さくなるほど 圧縮集中し 増すエネルギー マクロからミクロ階層またぎ テトリスみたいにピタリと格納 結局質量=エネルギー キミの細胞1個は 100億の原子 それを野球場とすれば スタンドは回る電子の確率 マウンドのボールが原子核 それも核力で閉じ込めた 陽子(p)、中性子(n)で その素はクォーク 暴れるクォーク 強い力グルーオンが抑え +同士反発する陽子 抑えてる核力 陽子が引っ張る電子に 光子が突っ込み 励起した光で キミの瞳を彩る可視光 キミをつくってる 原子の質量の 2%だけがクォークで 残りは その暴走抑える核力だから カラダの98%は エネルギーで出来てて 質量と等価だと言う E=mc2 水素よりヘリウムの方が 安定し低エネルギーなのにつけ込み 水素の核力に 太陽が重力加え 一度引き剥がし ヘリウムに再構築 余る結合エネルギー放出する 太陽核融合の光で 光合成したり 日光浴中 それを乱用し ビキニ環礁で水爆実験 ...

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人の命の電気代

ブレーキ踏んだが間に合わず 人をはねた オレの脳裏をよぎる タイヤの運動エネルギーが 道を摩擦した 1,000J(ジュール)の 熱エネルギーに変換 タイヤのゴム焼く熱 道が奪い ブレーキ痕の熱が 空気分子揺らす 温度知りたくて 手をかざす 一部が手の分子を震わせ 熱いと認識 残る震えは 大気に散逸 窒素酸素分子揺らし 熱平衡に向かう 摩擦とは 物体の運動エネルギー 環境が奪うこと だから -摩擦係数(μ)×重力への反作用(N=垂直抗力)で 擦った距離(L)が仕事(J)となって 時間(s)で割ると消費電力(W=仕事率) 「それは電流(A)×電圧(V)!」と はねられた〇電の検針員が叫ぶ タイヤの摩擦の1,000ジュールは 100Vのスマホ充電器に 電流1A 10秒流す 電気代0.01円 人の命は 地球より重いと言うけど その命を奪う 運動エネルギー 消費電力で見ると 安くて驚く 金で買えない命すら 無慈悲に奪う物理法則を 忘れたヒューマニズムが 無重力のように ふわふわと漂う 分子運動を熱 電子のエネルギーと 七変化させる 物理をピュアに楽しまず 金への換算を優先している 宇宙と人をも貫く エネルギー保存則に跪き 救急車のサイレンが ドップラー効果で歪む 音波を聞き ...

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電流2.0

「電流の父」アンペールの 電流が磁場作る 右ねじの法則 電流(I)=電気素量(e)×電荷密度(N)×速さ(v)×断面積(s) オームの法則電圧(V)=抵抗(R)×電流(I)で ジュール熱(Q)=抵抗(R)×電流(I)2乗×時間(t) 「電流1.0」の時代 20世紀は「電流2.0」の時代となり トムソンが 「電流の向きは逆で」 「負電荷電子(e-)の振る舞い」と 電子の励起は プランク定数な 離散的エネルギーが規定 電子は粒と存在確率の二面性 電子の存在確率は 方位、磁気、主量子数だと シュレディンガー それにスピンや相対論効果足した ディラック方程式 瓢箪から駒で 反物質まで予言し 発見し 量子世界へ スピンする電子が磁気を生み その角運動量が整数な光子は 無限に重なるが 2分の1な電子は 2つしか共存不可な パウリの排他原理 それに従い 電子は自らを律し 原子核に落ちず 電子は M殻軌道のアリーナ最後列より N殻の二階席に座ろうか悩み 空席がちらほらと そこに自由電子が座ろうと 続々と押し寄せ 原子を結晶レベルな 引きで見ると 電子の道に見える ...

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電流の父の勇み足

フランス革命で 父を斬首刑にされた アンペール少年 電流が磁場作る 右ねじの法則で 「電流の父」に 電流は+から-に動く 正電荷(+e)と宣言 100年後トムソンが 電池の+から-に向かう 電流はホントは逆向きで さらに流れてすらいなくて 負電荷な電子(-e)の 押しくら饅頭の連続だと訂正 でも「右ねじ」 「左ねじ」に変えると混乱 ジュール熱も オームの法則の式にも 電流(I)混じり 切り離せなく困り 式の答え同じなら 現状を維持した 逆2乗式がそっくりな 重力とクーロン力 重力場で質量持てば 重力受け 単位キログラム(kg)で 電場で電気量持てば クーロン力受け 単位クーロン(C)で 1キロ(kg)のモノも 細かく分ければ いずれ原子になり -1クーロン(C)電荷細かくすりゃ いずれ電気素量(e)な 1.6×10-19乗クーロンな電子(-e) それらを軸に 電流をI=eNvsと定義 電子(-e)も 電流(I)と数式で結ばれ 縁を切れないジレンマ アンペールの勇み足は 電流な+1クーロン(C)の 電荷刻めば いずれ正電荷(+e)になると 信じたこと ...

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生命の起源の証明が90%を超えた

PET・CT検査は 陽子加速器で作った陽電子と 体内の電子 対消滅させ 左右に飛び出すガンマ線 起点にガンがあると分かる 身近な反物質(陽電子)の活用例 物質(電子)と反物質(陽電子)の 対消滅の反対は対生成 宇宙誕生時の高温下で 飛び交うガンマ線 衝突 素粒子反粒子も生まれたという 対生成仮説 物質な素粒子できたが 片割れの反物質が見つからず 元素や命の起源が 対生成とは未だ言い切れず 素粒子が変化すると カラダが不安定になり困るのに ニュートリノ(物質)だけ ミュー型、電子型、タウ型と変化する ニュートリノ振動 もし反ニュートリノ(反物質)のほうが 早く変化すれば 寿命が違う? その差が億年単位で 物質・反物質の 寿命の差となり 物質だけ 今の宇宙に4%残り 反物質はすべて 昔に寿命終え消えた 「対生成」宇宙史 証明したい 日本で産まれる子供の 男女比変わらないのに 全体比は 女の比率が多くなるのが 女の平均寿命が 男よりも長いためだという 理屈に似た証明 東海村に 円周2kmのサークルを描いて 陽子を光速寸前の速度まで ぐるんぐるんと加速 ...

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±に揺らぎバトンをつなげ

体育祭のリレー 抜かれまくるキミからの バトン待ちながら アンカーのボクは グラウンドに生えた雑草を掴み ふっと風に飛ばす 植物の葉っぱは窒素(N) 花や実はリン(P) 根や茎はカリ(K)が必要 でも植物は そのままの元素じゃ 吸収できないから ±な電荷併せ持つ 極性分子な水(±)に溶けるよう リンは陰イオン(-) 窒素やカリは 陽イオン(+)になることで 水和する 水に溶け 流れ 根っこに近づき 栄養として選択され 植物細胞の -帯電なアミノ酸(-)に くっつくよう 窒素やカリは陽イオン(+)になり クーロン力(電磁気力)に引かれながら 元素たちは植物に吸収され その一部となる 原子が電子捨て 貰い ±にイオン化 植物も動物も 引き合い 反発な 電磁気力(クーロン力)ハックし それを駆動力に 生体を精緻に制御し 挑む 生存競争 動物の神経細胞は 中が- 外が+ だからニューロンが放出する 味の素のグルタミン酸を きっかけに 細胞膜開き 外に溜まってた +イオンが 濃度勾配の揺り戻しで 細胞内に流入 中が+に変わった 脱分極ランプ灯した細胞が 隣の細胞にも 味の素(グルタミン酸)をぶっかけ 連鎖反応し ...

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我に座標を与えよ、されば答えを示さん

AIが猫かどうか知るには 方眼紙に猫を写しとり 猫をマス目に分けて 抽出した特徴のカケラ並べ 億のデータ喰い 特徴ごとの関係の深さを整理 猫の特徴 パーツフィルタで 猫画像をスキャンし比較 遠けりゃ足切り 近けりゃ寄って 可能性を取捨選択し 積み上げた予測で 猫か否かの結論に至る 畳み込みニューラルネットワーク(CNN)フィルタで 猫の特徴把握 モザイクなプーリング層で下調べ 計算量削減 活性化関数で重要点強調 フォーカスした特徴 ベクトルに行列掛け 座標空間に配置、比較 猫な確率を積み上げて 「これは猫だ!」と力強く断定 ChatGPTも この世の全ての言語を 数値ベクトルに置き換え その関係、行列で記述 方向・位置・大きさ比較 1,000億の環境座標と 位置比較 ベクトルを特徴づけてく それは子供が繰り返し 言葉聞き、使って、喋り出すように 言葉をベクトルに置き換えた 大量のデータを反復し この世の全単語ベクトルの 相性とパターンを統計化 大規模言語座標空間(LLM)に 入れた単語を数値ベクトルに 行列計算で 内積やコサイン角度(θ)な類似度比較 この世の全単語と比較 差分計算 統計的確率が最も高い ...

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導電体のエレクトリカルパレード

キミを感電させた 電気の通り道は4通りある 電子は 金属原子M殻の アリーナ最後列より N殻の二階席に 座ろうか悩み 空席がちらほら そこに電子押し寄せるのを マクロな結晶レベルで見ると 価電子帯から伝導帯に 電子が移る 金属系導電体(A) 金属以外の炭素などでも 電子動く道がπ電子 炭素二重結合は 水平に強固な σ電子結合 垂直に多くの電子 緩く広く π電子共役系 それらにサンドイッチされた グラフェン 非金属系導電体(B) 雷は 雲の中で 氷摩擦し 溜まった静電気が 地面との間の絶縁突破 大気の電子(-)と陽子(+)切り離し プラズマ状態 それと同時に 解放された電子(-)が 動いた足跡を 光と雷鳴が追いかける 3つ目のプラズマ系導電体(C) 下敷き擦って 正電荷と負電荷の 偏りを戻す 静電気もプチ雷 電気のキャリアな 電子(-)や正孔(+)の 配分変えて繋ぐと 電流の向きや勢い制御できる IV(14)族系半導体(D) スマホのタップとは 酸化インジウムにスズ混ぜ 配分変えた 半導体セル並べた画面に 指の静電気近づけ セルごとの静電気容量差で 指示を電子の流れに変換 無機から有機ピクセルに通電 電子を励起赤緑 ...

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