ＳＡＴＹ さんの書込 (2007/02/26(Mon) 12:43)

直線電流の作る磁界は電流を中心にした同心円状になり，右ネジが進む向きを電流の向きとすると，ネジの回転方向が磁界の向きとなりますが，ここで，疑問に思ったのです．なぜ，電流を流すと決まった向きに磁界ができるのか？そもそも電流は電子の流れですので，電流が作る磁界は結局，電子の流れが作る磁界であると考えました．では，なぜ，電子の流れが磁界を作るのでしょうか？電子はスピンしているようですが，難しいかもしれませんが，高校レベルで理解できるように説明していただければと思います．宜しくお願い致します．

toorisugari no Hiro さんのレス (2007/02/26(Mon) 15:16)

> なぜ，電流を流すと決まった向きに磁界ができるのか？

もし，毎回同じ電流を流すたびに，違う向きの磁界ができるのなら，「それは電流と磁界の間に直接的な因果関係がない」事になります． 「電流と磁界の間に直接的な因果関係がある」のなら，原因が与えられれば結果は決まるので，(さらに比例関係があることも必要ですが)，向きが一定なのは当たり前です．

ですから真の質問は「なぜ，電流は磁界を生むのか?」いいかえれば「なぜ，『電流と磁界に因果関係がある』のか?何故，『電流と直交する方向に磁界ができる』のか?」ですね．

これは難問です．

答えは，，，，，，，，，，，，，，，，，わかりません．

そもそも「磁界とは何か」をあらかじめ詳しく知ってるわけでないので，磁界の性質から説明することができません．(磁界と電流が直交している説明ぐらいなら，ある程度可能かもしれませんが，私にはできません．)

同じように，我々は何故「電荷が電界を生む」のかもわかっていません．

これらは「自然界がそうなっているから」としか答えられません．

大学の物理学科の高学年で相対論的な電磁気学の表現を習うと，なぜだかの理由はわからないとしても，少なくとも，それが「自然」な事であるのはある程度理解できるのですが．．．．

ＳＡＴＹ さんのレス (2007/02/26(Mon) 16:09)

toorisugari no Hiro様ありがとうございます． toorisugari no Hiroのご指摘通り，私が知りたいことは「なぜ，電流を流すと電流と直交する方向に右手の法則に従うように磁界ができるのか?」です． 電流は電子の流れですので，電子スピンが関係しているとは勝手に思っているのですが・・・．電子の流れが磁界を作るメカニズムを知りたいのですが・・・

toorisugari no Hiro さんのレス (2007/02/26(Mon) 17:17)

電流により発生する磁場の議論において，スピンは関係ありません(少なくとも，直接的には)．

> 電子の流れが磁界を作るメカニズムを知りたいのですが・・・

これはどういう要望でしょう?

該当する方程式をかけば満足されますか?(でも，何故，その式が成り立つか？は謎のままです．) それとも，あなたの日常の感覚から理解できる「メカニズム」の説明をお望みですか?

後者なら，少なくとも，私にはできません．

ＳＡＴＹ さんのレス (2007/02/27(Tue) 00:12)

toorisugari no hiro 様 ありがとうございます． 電流が流れるとその周りに磁場ができる現象から「電子の流れ（＝電流）によってなぜ磁場ができるのか」という疑問が起き，「〜〜〜のような機序によって，電流が流れると磁場ができるのだ」ということをメカニズムと書かせていただきました．このことに関して説明されている本はありますでしょうか？もう少しお付き合いいただければと思います．よろしくお願い致します．

toorisugari no Hiro さんのレス (2007/02/27(Tue) 13:54)

「〜〜〜のような機序によって，電流が流れると磁場ができるのだ」 とはどういう記述を望まれているのですか?

1. 例えば，電子にはスピン回転があり，電流の電子のまわりのエーテルがひきづられて回転でするので，磁場が電流の軸の周りに発生するのだ，と言う風にでたらめをいってごまかす．(トンデモな人はこれが説明だと誤解している．矛盾をいくらでも指摘できますね)
2. 例えば，歯車の組み合わせで，似たような動きをするものを提示するとういうように，説明になっていないのだが，わかった気にさせる説明(アナロジー)をする．少なくとも，現象のイメージはできる(原理は実はわかっていないのだが)．(教育的な意味はあるかも)
3. Aと言う現象とBと言う現象はともにCと言う法則で記述できるというように，現象の原理について説明はしてないが，謎の「リストラ」をして，問題を簡単にする．これは謎をもっと抽象化普遍化した謎に置き換えることです．
4. みなが共通認識として持っている基本原理に帰着して説明する．

(1)(2)をする気はないです．意味がないから．((2)は描像の提案としての意味はありますが．．．)

(4)は理想ですが，この問題に関しては，できないです．現在のところ『「電流が磁場を生む」のは(もっと洗練された形にできるが)基本原理ですから，これの説明はできません．』がほぼ正しい答えです．もちろん，この謎を別の基本原理に還元する努力を皆しています．物理は「みなが共通認識とできる普遍的な基本原理」を(永遠に)探し続ける行為です．

(3)なら，ある程度でできます．ですが，易しくはありません． これは実は，「電磁気学」そのものです．そして，相対性理論や場の理論と進むにつれて統一された問題を手にすることができます．(相変わらず，謎は謎ですが，問題は洗練されていきます．)

(3)(4)という過程(還元と統一)を通じて基本原理を洗練させていくというのが現代物理のスタイルです．

ＳＡＴＹ さんのレス (2007/02/27(Tue) 14:26)

toorisugari no Hiro様ありがとうございます． これからも自分なりに自然現象を科学的に探究していければと思っております． ありがとうございました．