第１4回：おいらの「りろんぶつり学」って？

さて、「百聞は一見にしかず」とか申します。

で、『見る』『見える』とは、どういう事かを考えますと、
ご存知の様に、物体が反射したり放射したりしている光を見ている訳ですが、
その「光」は、私たちの瞳孔を通過して網膜に当たり、
光の三原色（青・緑・赤）の周波数に反応する受容体が刺激されて、
視神経を伝わって脳で処理された「脳内イメージ」です。

つまり、光の三原色の各々の周波数の強度の合成を『色』と認識して、
目の前にあるハズの景色を脳内で構成(創生)している訳です。
つまり、目に見える世界でさえ、私たちの脳が作り出しているという事です。

ちなみに、人の目に見える光の周波数範囲を『可視光線』と呼んでいますが、
物体自体は、可視光線以外の周波数の電磁波も反射・放射していて、
紫外線領域が見える生物も多くいますし、
赤外線カメラなどで、人の目に見えない電磁波を見る事も可能ですね。

で、何が言いたいかと言えば・・・(^○^;)

そもそも「物体が反射・放射する光の周波数」で物を見ているのですが、
物体自体を「何で見るか？」によって、
その見え方は違うという事です。

例えば、

赤外線カメラで見ると、
プレデターの様に、熱源の景色になる訳です。

地球を『重力』で見ると・・・
地球を構成する岩石やマントルや核の、
それぞれの万有引力の合成なので、
地球の中心が一番強く、
地球の表面での境界無しに宇宙へ広がっています。


（白い○は地球の表面を現わしていて、重力がゼロという意味ではありません）

また、
『重力加速度』で見ると・・・
遠心力を無視すれば、
地球の表面が最も強く、
地球の中心ではゼロになります。


（黒い○は地球の表面を現わしていて、重力が急に強くなるという意味ではありません）

いずれにしても、地球の表面は明確ではなくなります。

この様に、
『何で見るか』によって、
その見え方が違います。

しかし、
一般的に？
目の前にある物体を手で触ってみれば、
それは、見えている通りの「形」をしていますね。

しかし、それは本当に、
『見えている通り』
『触っている通り』なのでしょうか？

「第5回：物質はエネルギーである」で、
http://vuvu-world.com/myhome/science_05.htm
『物質はエネルギーである』と書きました。

目の前の物体に触れる時に、
指の細胞の原子と、物体を構成する原子が、
直接接触する訳ではなく、
ある程度の距離から近づけない「反発力」を受けて、
その距離で物体を認識します。

おそらく、この反発力は原子の周囲にあるマイナス電荷を持った電子同士の電磁気力でしょうか。

そして、この力は、
指なら指を構成する原子同士が、
物体なら物体を構成する原子同士が、
その構成が壊れない様な（比較すると）弱い力だという事です。

逆に言えば、原子が物体を構成している力は非常に強いという事ですね。

また、
物体が光を反射する、または放射する境界が、
指で触った時に反発する位置と、
非常に良く一致するので、
見えている物体と、触った物体とに違和感が生じない訳ですね。

例えば、
体温がある生物を赤外線で見ながら手で触ったら、
「温感」は一致するでしょうけど、
「触感」は違和感があるかも知れません。(^＿^;)

で、物体は原子で構成されている訳ですが・・・
ちょっと理科の復習をします。(^＿^;)

先ず、原子が構成する「分子」は、
こんなモデル（模型）で現わされる事が多いですね。↓



これは「球棒モデル」と言って、
原子と、原子同士の『結合』をモデル化したものです。
「結合」は、原子同士の引力と反発力がバランスして位置が安定して、
分子から原子が引きはがされない様に位置を維持している力ですね。

こんな分子モデルもあって↓



これは、「空間充填モデル」（CPK）と言って、
『原子の位置と大きさ』を現わした模型です。

これを見ると、原子同士は重なり合っています。

で、皆さんが良くご存知の分子と言えば、
H₂O『水』ですね。



１個の酸素原子と２個の水素原子から構成されて、
電気分解で、水素と酸素に分離され、
火をつけると爆発的に水に戻ります。

つまり、分子は電気や熱で容易に分解や合成が可能という訳です。
（核分裂や核融合と比べてという意味で）

それでは、この水素原子と酸素原子が、
どんな具合にくっついているかと言うと・・・

水素原子は１個の電子、
酸素原子は内側に２個、外側に6個で計８個の電子を持っていて↓



水素原子２個と酸素原子１個が結合して水になると、
下図の様に、水素の原子核と酸素の原子核が、
酸素の外側の電子と、水素の電子を共有して結合します。↓



なので、原子の表面がくっついたような位置関係になます。

そして、水素原子の電子は酸素原子側に引き寄せられているので、
反対側は水素の原子核によるプラス電荷を帯びます。
酸素原子側は、孤立電子対によりマイナス電荷を帯びます。

この電荷が、他の水分子の逆電荷の部分と引き寄せ合って、
次々と引き寄せ合う事になります。

では、原子自体はどんな形をしているのでしょう？

良く見る原子モデルの図としては↓



こんな感じで、
中心に「原子核」（プラス電荷）があって、
周囲に「電子」（マイナス電荷）が回っているというイメージですね。

しかし、実際には、
原子の大きさは10^-10ｍほどで、
原子核の大きさは10^-15ｍほどなので、
大きさの差は10⁵＝10万倍もあり、
上図の原子核の直径が10mmだとすれば、
原子の直径は１kmにもなります！

つまり、原子の中身？はスッカスカって事ですねぇ〜！(^○^;)

ちなみに、電子の大きさは不明・・・というか、
まぁ、質量は、
原子核の陽子や中性子よりも10^-3＝1000分の１位なので、
同じ程度の密度だとすれば、
原子核が10mmなら、電子は1mm程度ですね。

つまり、直径1kmの球の表面を1mmの電子が回っている訳で、
そんなもの、いくら速く回っても、
「原子の表面を形作っている様に見える」訳がありません！(^○^;)

ところが、
電子顕微鏡で原子を見ると、
こんな感じに、原子が粒で見えるのですが・・・



電子顕微鏡は、光の10万倍もの高周波の電子線を当てて、
その電子線が原子に当たって散乱した、
残りの素通りした電子線を観察している訳です。

恐らくは、電子線が直接、電子にぶつかっている訳ではなく、
電子のマイナス電荷で、
電子線の電子（マイナス電荷）が弾き飛ばされる訳です。

これは、原子の構造が見えている訳ではなく、
原子の大きさ？と配置（配列）が見えているだけです。(^＿^;)

実際、『量子論』では、
電子は粒子の様な位置と速度を持たず、
原子の表面の雲の様な領域のどこにあるかの分布の「確率」でしか現わせず、
これを「電子運」と呼んでいます。
丁度、上に掲載した「重力加速度」の様な感じです。↓



つまり、
原子の世界の様な微細な世界では、
粒子と言うより、
『何かしらの相互作用を行うエネルギーが、ある領域に定在している』
と表現した方が良いと思う訳です。

そして、そのエネルギーは、
『電磁力』であったり、
原子核の領域内にエネルギーを閉じ込める『強い相互作用』であったり、
「質量」を作り出す『重力（万有引力）』である訳ですね。

で、電子や光などのエネルギーを与える事で、
例えば電子が飛び出すと、
それは、電磁波として観測される訳です。