1《熱》


　熱とは、何でしょう？

　文献を調べてみると、熱の定義には、大きく異なる次の2つがあることに気づかれます。

両者を簡単に比較すると次のようになります。

熱の定義1
『熱とは、エネルギーの一形態で、粒子の運動エネルギーやポテンシャルエネルギーの総和である』

　例えば、次の記述は、熱の定義1と調和しています。

熱の定義2
『熱とは、エネルギーの一形態ではなく、温度差にともなうエネルギーの流れや移動の仕方のことである』

　例えば、次の記述は、熱の定義2と調和しています。

　熱の定義1の立場は、熱素説（“熱が物質の一種である”と考える説）に対抗するために育まれました。
　この定義は、ジュール氏による「熱の仕事当量」の実験につながりました。
　大きな塊としての剛体の運動エネルギーK［J］が、熱エネルギー、すなわち、熱量Q［J］に変換されうるという事実、これは、まさに、熱とは、エネルギーの一形態であるという考えを支持しています。
　この運動エネルギーが熱エネルギーに転換される事実は、エネルギー保存則の確立のために必要な根拠でした。
　なお、熱の定義1の立場を取った方々の念頭に、「熱放射」のことはなかっただろうと思います。


　一方の熱の定義2の立場が生まれた理由は、やはり、「熱放射」のことを念頭に置いたからなのだと思われます。
　なぜなら、もし、熱が、エネルギーの一形態であり、粒子（分子、原子、電子…）の力学的エネルギー（運動エネルギー＋ポテンシャルエネルギー）であるならば、「熱放射による熱の伝達」が説明できなくなってしまうからです。
　したがって、熱の定義として、熱放射をも説明できる『エネルギーの流れ・移動の仕方』の方がふさわしいという説明にも一理あります。
　その意味で、熱の定義2は、熱の定義1をグレードアップした定義だと言えるだろうと思います。
　現代の物理学パラダイム（従来の物理学パラダイム）は、熱の定義2を採用しているようです。


　もう一度整理すると次のようになります。

　どちらにも、一見、もっともなところがあります。

　しかし、両者の間には、やはり、根本的な矛盾が存在しています。
　それは、片方が（エネルギー保存則を成立させる要であった「大きな塊としての剛体の運動エネルギーは熱エネルギーに転換されること」を説明するために）熱がエネルギーの一形態であることをベースにしている一方で、もう片方が（熱放射を包括するするために）熱がエネルギーの一形態ではないことをベースにしている、という矛盾です。


　素スピノル物理学パラダイムは、この状況を、どのように説明するでしょうか？
　それを以下に示します。


　従来の物理学パラダイムは、次の3つを「熱の移動」と考えてきました。
　　『熱伝導、対流、熱放射』
　これは、現在、ほぼあらゆる熱の教科書に記載されていることであり、従来の物理学パラダイムの中で、いわば、常識と化していることです。

　しかし、素スピノル物理学パラダイムは、この従来の物理学パラダイムの常識の一部は、自然（nature）から乖離しているらしいことを示しています。
　なぜなら、熱放射だけは、「熱の移動」ではく、光子の生成過程（エネルギーの生成過程）にもとづく「光子の移動」にほかならないことを、素スピノル物理学パラダイムが示しているからです。

　いったん放出された光子は、確かに、熱エネルギーを相手（分子、原子…）に与えることができます。
　しかし、光子は、あくまで、光子であり、“熱”ではありません。
　光子の生成過程は、（仮想光子の剥ぎ取りにもとづく）エネルギーの生成過程ですので、光子は、熱エネルギーを含めて一切のエネルギーを持ち去っていません。
　エネルギーを持ち去っていない以上、光子は、“熱を移動させる”ということをしていません。
　光子が移動させているのは、新たに生成した光子エネルギーhν［J］だけです。
　“熱放射を担う光子”と“（粒子（分子、原子、電子…）の力学的エネルギーである）熱”は、明らかに別物です。

　また、“熱放射を担う光子”は、hν［J］という大きさを持つ、エネルギーの一形態にほかなりません。


　したがって、実際、光子そのものは、熱の定義の1と2のどちらとも、ずれています。

　すなわち、光子は、粒子の運動エネルギーやポテンシャルエネルギーではなく、しかも、エネルギーの一形態です。


　つまり、素スピノル物理学パラダイムは、これら3つの熱の移動と考えられてきたものの中で、“熱放射”だけは、実は、「熱の移動」ではないことを示しています。素スピノル物理学パラダイムは、“熱放射”が（仮想光子の剥ぎ取りにもとづいて）生成した「エネルギーの一形態である光子」によって担われていることをはっきり示しています。

　“熱放射”とは、簡単に書けば「生成した光子の放射」だということになります。
　詳しく書けば、「（仮想光子の剥ぎ取りにもとづく）新たな光子の生成（エネルギーの生成）＆それらの光子の移動」です。
　この“熱放射”された光子は、他の粒子（分子、原子、電子…）と衝突することによって、熱エネルギーを与えます。
　これらの（光子が衝突した）粒子（分子、原子、電子…）は、力学的エネルギー（運動エネルギー＋ポテンシャルエネルギー）をアップさせます。
　したがって、これらの過程をトータルすれば、“熱放射による熱の移動”と見なされてきた現象は、実は、“熱を生成する”（熱エネルギーを生成する）過程だったということになります。そのことを、熱放射を担う光子の生成過程がエネルギーの生成過程に他ならないことが支えています。（4《熱放射について》）

※“熱放射による熱の移動”と見なされてきた現象が熱エネルギーの生成過程であったということは、（互いに離れた位置にある）高い温度を持つ物体と低い温度を持つ物体の間での熱平衡は、“熱放射による熱平衡”ではありえず、“熱伝導＆対流による熱平衡”に過ぎなかったことを意味します。人間は、まだ100％の真空を作る技術を持っていないことが、この説明を支持しています。
　（5《熱放射について》　　6《検証実験》）

※少なくとも、天然の環境では100％の真空が散在しないことが「“熱放射による熱の移動”と見なされてきた現象が熱エネルギーの生成過程であれば、それはエネルギーが増幅して増え続けることを意味するので観測結果と矛盾してしまう」という心配を却下します。また、光冷却を含めて「エネルギーが消滅しうること」（3《エネルギー保存則（熱力学第一法則）について》）も、その心配を却下します。

※そもそも、熱放射という用語自体が、誤解を招きやすく適切でない可能性もあります。なぜなら、ここにあるのは、“熱の放射”ではなく、あくまで“光子の放射”だからです。しかし、この放射された光子が、他の粒子（分子、原子、電子…）に“熱エネルギー”を与えるのも事実であり、“熱放射”に“熱を与える放射”という意味を持たせることができます。



　熱エネルギーを持つ粒子（分子、原子、電子…）のランダムな熱運動は、（電荷を持つ）電子の加速運動を生みます。（5《熱放射について》）　この（電荷を持つ）電子の加速運動が、（電子の電荷によって常に放出＆再吸収を繰り返されてきた）仮想光子を剥ぎ取る結果、光子を新たに生成させることになります。
　その新たに生成された光子（hν［J］のエネルギーを持つ）が、遠く離れた粒子（分子、原子、電子…）と衝突することによって、力学的エネルギー（運動エネルギー＋ポテンシャルエネルギー）。すなわち、熱エネルギーを与えます。

　つまり、熱エネルギーを持つ粒子（分子、原子、電子…）のランダムな熱運動（にともなう電子の加速）によって放出された（新たに生成した）光子のエネルギーによって、遠く離れた粒子（分子、原子、電子…）が加熱される（熱エネルギーが与えられる）ことになるのです。


　光子のエネルギーは、あくまで新たに生成したエネルギー（電子が加速する際に、（エネルギー保存則を破って生じた）仮想光子が剥ぎ取られたもの）ですので、エネルギーを（当然、熱エネルギーも）持ち去ることはありません。
　したがって、ここにあるのは、熱エネルギーの新たな生成であり、熱エネルギーの移動（熱の移動）ではありません。


※少なくとも、天然の環境では100％の真空が散在しないことが「“熱放射による熱の移動”と見なされてきた現象が熱エネルギーの生成過程であれば、それはエネルギーが増幅して増え続けることを意味するので観測結果と矛盾してしまう」という心配を却下するのでした。また、光冷却を含めて「エネルギーが消滅しうること」（3《エネルギー保存則（熱力学第一法則）について》）も、その心配を却下するのでした。




ここで、3つの立場を整理してみます。

　素スピノル物理学パラダイムは、『熱放射』そのものを見直しながら、熱の定義1を採用し続けます。
　そうすることで、 定義1と2の間にある根本的な矛盾を解消します。

※両者の間には、片方が（エネルギー保存則を成立させる要であった「大きな塊としての剛体の運動エネルギーは熱エネルギーに転換されること」を説明するために）熱がエネルギーの一形態であることをベースにしている一方で、もう片方が（熱放射を包括するするために）熱がエネルギーの一形態ではないことをベースにしている、という根本的な矛盾が存在していたのでした。


　よって、素スピノル物理学パラダイムによれば、熱の定義1の他に、それと根本的な矛盾を抱えたと熱の定義2が存在してきたという状況は、従来の物理学パラダイムによる「熱の移動」の理解における混乱を反映していたことになります。

　なぜ、従来の物理学パラダイムで、そのような混乱が生じたのでしょうか？
　その理由の1つは、プランクスケールの自然（nature）についての具体的な幾何的モデルの探究を放棄してきたからです。
　なぜ、放棄してきたのかといえば、やはり、ボーア-ハイゼンベルクの封印によって、その探究が禁止されてきたからです。

　従来の物理学パラダイムは、「光子が何なのか？」について、具体的な幾何的モデルの探究を放棄してきたのです。

　光子とは何なのでしょうか？
　アインシュタインが一生をかけて考え続けてきて、最後までわからずじまいだった光子とは、いったい何なのでしょうか？

　この熱エネルギーの定義が示している大事なことは、「熱がエネルギーの一形態であること」を明確にしていることのみならず、「光子は熱ではないこと」や「熱エネルギーを移動させているのは、あくまで、粒子（分子、原子、電子…）の力学的エネルギー（運動エネルギー＆ポテンシャルエネルギー）そのものであること」を明確にしていることです。

　やはり、光子は、ある物体を構成する粒子（分子、原子、電子…）の熱運動にともなって新たに生成し、そのhν［J］のエネルギーを持つ光子は遠く離れた粒子（分子、原子、電子…）に衝突することによって、そのhν［J］のエネルギーを消費して“熱エネルギーを生成する”だけなのです。

　やはり、光子の生成過程は、（仮想光子の剥ぎ取りにもとづく）エネルギーの生成過程であり、光子はエネルギーを（当然、熱エネルギーも）持ち去らないのです。

　それは、熱伝導や熱対流が、熱エネルギーを持ち去りながら、熱を別の所へ移動させているのとは対照的です。



　加熱は、何かのエネルギーによって、熱エネルギーが与えられることによって達成されるものです。
　熱エネルギーは、大きく2種類によって与えられます。

　1つは、粒子（分子、原子、電子…）の衝突（by熱伝導）によってです。もう1つは、光子の衝突（by熱放射）によってです。

　次は、どれも、粒子（分子、原子、電子…）の衝突（by熱伝導）によって、熱エネルギーが与えられている例です。

　一方、『光のエネルギーによって、熱エネルギーが与えられる。（赤外線による加熱、太陽光による加熱…）』は、光子の衝突（by熱放射）によって、熱エネルギーが与えられている例です。




　冷却は、例えば、他の粒子（分子、原子、電子…）への衝突（by熱伝導）によって熱エネルギーが持ち去られることによって達成されます。
　※なお、冷却は、光子との衝突によって達成されることがあります。（光冷却）

　次は、どれも、他の粒子（分子、原子、電子…）への衝突（by熱伝導）によって、熱エネルギーが持ちさられている例です。

　なお、光子の放出過程は（仮想光子の剥ぎ取りもとづく）エネルギー生成過程ですので、光子の放出にともなって熱エネルギーが持ち去られることはありません。


※なお、熱エネルギーが、光子との衝突によって失われる場合（光冷却）、ここにあるのは、光子（の負の仕事）によるエネルギーの消滅です。これは、エネルギー保存則の“適用条件”についての見直しをせまる現象の1つであると考えられます。（3《エネルギー保存則（熱力学第一法則）について》）

※なお、これまで、熱放射によるエネルギーの持ち去りによって説明されてきた放射冷却や黒体放射についても、実は、空気分子への衝突（by熱伝導）によって熱エネルギーが持ちさられているだけで、熱放射によるエネルギーの持ち去りが存在していないと説明できます。
　なぜなら、地球＆周囲の宇宙空間に100％完全な真空が存在しない（現在、人工的に作ることもできない）からです。
　（5《熱放射について》　　6《検証実験》）