高校生 さんの書込 (2005/08/25(Thu) 11:13)

なぜ電界と垂直な方向に磁界ができるのか， 何か証明できませんかね．フレミングや右ねじで…

啓林館の物理?の教科書持ってる人いらっしゃいませんか…？

やかん さんのレス (2005/08/25(Thu) 13:48)

はじめまして．以前本に載っていたのは ”世界（空間）がそうできているか，としか言いようがない”という事でした． そう考えるのが無難，安全，教育上よろしいのかもしれませんが， なんか味気ないというか，不思議ですよね．高校生さんも，恐らくそんな回答をもらうのを期待されたのではないですよね． 私ももちろんわからないのですが，よく"想像"するのは・・・， 左右から物を押すと，つぶれて，直交方向にニュルニュルはみだすような・・・， それが空間の電気的，磁気的な性質にも・・・，いや違うなあ，いまのウソですから，絶対信用しちゃダメですよ．どなたかからちゃんとした納得いく説明がいただけるといいですね．私もお聞きしたいです :)

山旅人 さんのレス (2005/08/25(Thu) 14:54)

> 世界（空間）がそうできているから，としか言いようがない

そうなんですよね．別のいい方をすれば， 「宇宙と万物を創造給うた神のご意志」 となりますが，これでは答えたことになっていません．

だけど，理屈とか証明抜きに受け入れなければならないことって，物理の中に他にも結構たくさんあります．例えば，質量と質量の間はなぜ万有引力がはたらき両者は引き合うのか，とか…．

ぼくは，数学の 「公理」 と同じものだと思い自分を納得させ，受け入れてきました．

渡邉　矩章 さんのレス (2005/08/26(Fri) 19:42)

どうもはじめまして．

＞だけど，理屈とか証明抜きに受け入れなければならないことって，物理の中に他にも結構たくさんあります．例えば，質量と質量の間はなぜ万有引力がはたらき両者は引き合うのか，とか…．

＞ぼくは，数学の 「公理」 と同じものだと思い自分を納得させ，受け入れてきました．

この意見に反対という訳ではありませんが，僕は物理では山旅人さん の言う「公理」をもれなく「結果」にできるような「要請」を考える事が できたら，それを「公理」として採用しても良いと思うのです．

上に書いた条件を満たす範囲で勝手においた「要請」から， 新しい「結果」が言えて，それが正しい事もあります（間違っている場合は ，禁止則を更に要請すれば言い訳で，物理的重要ならばそれも十分価値があるかも）． また違った複数の「結果」が一つの「要請」から言えたりする事もあると思います． また等価だからと言って無意味なわけではなく，直感的に何が起こっているか 分かりやすい方が優れていると僕なんかは感じます．

そのような事を考えると一つの法則を「公理」と考えてしまった瞬間， 扱う自然現象の範囲とは無関係に，その体系で扱える範囲を制限してしまう ことになると思うんですよ．自然現象はルールがあらかじめ分かっている ゲームとは違うので，「公理」として認める必然性は必ずしも無いと思います（整備され尽くした体系を眺めるor伝えるには便利でしょうが）．

だから「高校生さん」の考えている ＞なぜ電界と垂直な方向に磁界ができるのか， 何か証明できませんかね．フレミングや右ねじで…

も，フレミングの法則，右ねじの法則などを要請した結果 ＞電界と垂直な方向に磁界ができる が導けたら，とってもすばらしい事だと思うんですよ（ただフレミング，右ねじなどの言葉の意味を忘れてしまったので，これで導きたい結果が得られる保証はありません）．

山旅人 さんのレス (2005/08/26(Fri) 21:29)

>> 渡邉矩章 さん コメント有り難うございます． 語（言葉）に対する感覚の問題かな，と思います．「『公理』 はもっと上位のレベルで使うべきだ」 とおっしゃっていると受け取りましたが，よろしいでしょうか．ぼくも，一つひとつの物理法則をそれぞれ公理と考えているわけではなく…

> 「公理」をもれなく「結果」にできるような「要請」を考える事ができたら，それを「公理」として採用しても良いと思う

賛成です．

> 違った複数の「結果」が一つの「要請」から言えたりする事もある

「最小時間の原理」（フェルマー） から 一見異なる 「反射の法則」，「屈折の法則」 が統一的に理解できるのはこの例ですね．

> フレミングの法則，右ねじの法則などを要請した結果

＞電界と垂直な方向に磁界ができる > が導けたら，とってもすばらしい事だと思う 気持ちには同意しますが，前途多難かな〜〜〜？！

とおりすがり さんのレス (2005/08/26(Fri) 22:25)

この質問を考えているうちにだんだん頭の中が混乱してわからなくなってきたのですが．

電界と磁界って常に垂直なんですか?

ローレンツ力と磁界が垂直なのはわかります． ただ，これとフレミングの左手の法則はまったく同じことです． 電磁波の電界と磁界の振動方向が垂直なのもよくわかります．

僕がわからないのは静磁界と静電界は直交していなければならないのか?ということです．もしそうなら通常の教科書ではどのような話題（単元）の中で紹介されているのかも教えてほしいとおもいます．なんか基本っぽいんで恥ずかしいのですがよろしくお願いします．

山旅人 さんのレス (2005/08/26(Fri) 22:53)

> <b>静</b>磁界と<b>静</b>電界は直交していなければならないのか？ そんなことないですよ．それらは全く独立の原因によって発生します．

ここでいっているのは， 電場の（時間的）<b>変化</b>⇔磁場の<b>変化</b> すなわち，Ｍａｘｗｅｌｌ の方程式が支配する世界での話です．

とおりすがり さんのレス (2005/08/26(Fri) 23:03)

そうですよね．突然自信がなくなったので確認させてもらいました．

だとすると，高校生さんの最初の質問は”電場の（時間的）変化⇔磁場の変化”をフレミングの左手の法則と右ねじの法則を使って導きたいということですが，これはできることじゃないかなと思います．

山旅人 さんのレス (2005/08/26(Fri) 23:25)

あ〜！ そのとおりですね．これは，Ａｍｐｅｒｅ の法則，Ｆａｒａｄａｙ の電磁誘導の法則から Ｍａｘｗｅｌｌ の方程式を導くことに相当しますから <b>可能</b> ですね．

高校生さんの最初の質問から，「なぜ Ｆ，Ｂ，Ｉ が直角なの？」 と質問していると受け取ってしまいました．おそらく，やかんさんもそうじゃないかと思いますが…

渡邉　矩章 さんのレス (2005/08/26(Fri) 23:42)

どうも皆さんこんばんは．本題とそれている話題ですが・・・ ＞＞山旅人さん >「『公理』 はもっと上位のレベルで使うべきだ」 とおっしゃっていると受け取りましたが，よろしいでしょうか．

とありますが，経験則などを「公理」として扱うことはできる けれども，どれを「公理」とするかという必然性は必ずしも無い というくらいの内容でした．だから「上位のレベル」とかそういう話ではありません．

>> フレミングの法則，右ねじの法則などを要請した結果 >＞電界と垂直な方向に磁界ができる >> が導けたら，とってもすばらしい事だと思う >気持ちには同意しますが，前途多難かな〜〜〜？！

ただの精神論のようなものであって，どちらかというと全体としては 「高校生さん」へのメッセージのつもりでした．

とおりすがり さんのレス (2005/08/26(Fri) 23:45)

＞「なぜ Ｆ，Ｂ，Ｉ が直角なの？」 と質問していると受け取ってしまいました

そうなんですよね．最初の文をみて僕もそう感じたのですが，そのあとに”フレミングや右ねじで”って書いてて，「そっちは認めちゃうんだ．」って不思議に思い，その後少し混乱しました．

＞これは，Ａｍｐｅｒｅ の法則，Ｆａｒａｄａｙ の電磁誘導の法則から Ｍａｘｗｅｌｌ の方程式を導くことに相当しますから 可能 ですね．

そう思ってさっきやろうとしたのですが， ”右ねじ⇒アンペール⇒変位電流を導入⇒電場の変化の垂直に磁場ができる．”は思いついたのですが， ”フレミングの左手⇒...⇒ファラデイ”の道筋が思いつかず挫折しました．

高校生さんへ，大学に入ったら習う重要なことですが，自力で考えられたらかなりかっこいいと思いますのでがんばってみるのもいいかもしれません．ただ，歴史に名を残すような人たちがやったことなので簡単ではないと思いますよ．

やかん さんのレス (2005/08/27(Sat) 00:48)

＞高校生さんの最初の質問から，「なぜ Ｆ，Ｂ，Ｉ が直角なの？」 と質問していると受け取ってしまいました．おそらく，やかんさんもそうじゃないかと思いますが…

そう思いました．多分高校生さんがお聞きになりたい真意は，”なぜ左手の法則が成り立つか？”を経験則でなく，もっと根本的な理由から説明できないか，ということだと解釈してしまいました．

＞高校生さん

ご質問の内容が私の考えた通りだとすると，とっても高度，というか，今のところ誰にもわからないような事だと思います．でも，自然科学の中で当たり前と考えられている事を純粋に”なぜ？”という疑問を持つ事はとても尊いし，科学的な態度だと思います．ぜひ将来大学で物理の道に進まれたら如何でしょう？きっと素晴らしいと思いますよ！（あっ，もちろん進路選択はご自身の任意と責任ですけどね :)）