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物理法則

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1: 2018/07/05(木) 18:40:13.06 ID:CAP_USER
あらゆる料理法の根底には物理法則が眠っている……ということで、「ピザを焼く時に、伝統的なレンガ造りのピザ焼き窯と今時の電気オーブンでどのような違いが生まれるか」について熱力学的に分析した論文が論文投稿サイトarXivにアップロードされています。

The Physics of baking good Pizza
https://arxiv.org/abs/1806.08790

昔ながらのピザ焼き窯と今時の電気オーブンとの違いを分析する上で見逃せないのが熱の伝わり方です。
例として、熱を出した子どもに母親がおでこをあてるシーンを考えてみます。

下図は子どもに母親がおでこをあてている時の熱の様子を表したグラフです。
横軸は子どもと母親が触れ合っている面からの距離を表しており、真ん中の0の位置の縦線が触れ合っている境界面で、赤い左半分が子どものおでこ、青い右半分が母親のおでことなっています。
縦軸は温度で、38℃の子どものおでこと、36℃の母親のおでこをくっつけた境界線部分は37℃(T0)になっています。
おでこをくっつけて0.1秒後の温度分布を表す紫の線はおでこをくっつけた部分でほぼ垂直になっており、子どもと母親で体温が明確に違うことがはっきりと表されています。
一方、60秒後を表す黄色い線はなだらかになっており、子どものおでこがだんだん冷やされ、反対に母親のおでこはだんだん温まっていることが表されています。


母親のおでこが鉄でできていると仮定するとグラフは以下のような感じに。
今度はおでこをくっつけた点の温度が36.3℃に下がっています。
これは鉄の熱伝導率が高く、効率的に子どものおでこから熱を引き出すことができるためです。


対象物1単位を1℃上昇させるのに必要な熱量のことを熱容量と呼びます。
SI単位系ではJ/kg・Kと表記されます。熱容量は以下の式で表されます。
cが熱容量で、Qは熱量、Mは対象物の質量、Tは温度を表します。
Δは変化量を表す記号で、ΔQ/ΔTでTを1単位変化させるためのQの量という意味になります。
c=ΔQ/MΔT

また、以下の式は熱のやりとりを表すもの。Sは面積、tは時間を表しています。
q=ΔQ/SΔt

2つのものの間で熱がやり取りされるとき、そのやり取りの単位時間・単位面積あたりの熱量のことを熱流束(q)と呼び、W/㎡という単位で表します。
なお、Mの計算に出てくるρは質量密度を表しています。


また、熱伝導による熱の移動のしやすさは熱伝導率と呼ばれ、W/mKという単位で表されます。
今回はこの熱伝導率をκという文字で表します。
こうした熱伝導の式から温度がT1の物体からT2の物体へ伝わる時の境界の温度(T0)が以下のように計算できます。
T0 = T1+ν21T2 / 1+ν21

上の式に出てくるν21は以下の式で表されるもので、「1」の物質から「2」の物質へ温度が伝わる際の境界の温度を求めるのに使用します。ここで、χは温度拡散率を表します。
ν21 = κ2 sqrt(χ1) / κ1 sqrt(χ2) = sqrt(κ2c2ρ2 / κ1c1ρ1)

下の表はピザ生地と鉄、レンガ、水それぞれの熱容量、熱伝導率、質量密度、温度拡散率、
ν21を並べたもの。ν21については、ピザ生地・鉄・レンガは「2」がピザ生地で、水は「1」が鉄として計算されています。

続きはソースで

https://i.gzn.jp/img/2018/07/03/physics-pizza/05_m.jpg
https://i.gzn.jp/img/2018/07/03/physics-pizza/01_m.png
https://i.gzn.jp/img/2018/07/03/physics-pizza/02_m.png
https://i.gzn.jp/img/2018/07/03/physics-pizza/03_m.png
https://i.gzn.jp/img/2018/07/03/physics-pizza/snap1498_m.png
https://i.gzn.jp/img/2018/07/03/physics-pizza/04_m.png
https://i.gzn.jp/img/2018/07/03/physics-pizza/00_m.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20180703-physics-pizza/
ダウンロード (1)


引用元: 【熱力学】「最高のピザの焼き方」を熱力学的に分析した論文が公開中[07/03]

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1: 2016/12/10(土) 21:01:44.36 ID:CAP_USER9
「時間」という概念は人間の記憶によって作り出される幻想にすぎない。過去に起こったすべてのこと、これから先の未来に起こるすべてのことは、実際には今この瞬間に起こっている――物理学者の中には、このように考えている者も多い。

時間の流れが「過去→現在→未来」という一方向であるとしなければならない物理学的な理由は、実はない。物理法則は時間に対して対称的であり、時間の方向を逆向きにしても物理の数式は成り立つからである。

実際、宇宙の生成進化について「ビッグクランチ理論」を支持する人々は、宇宙の膨張が止まって収縮に転じると、時間の流れも逆転し、宇宙が始まった点に向かって戻っていくと主張している。

すると、なぜ私たちは時間が一方向に流れていると感じるのか、という疑問が当然生じる。

この疑問に対する一部の学者の答えは、「時間とは人間が作り出した幻想である」というものだ。この説では、私たちの住む世界は、時間と空間をつなぎあわせた「ブロック宇宙」であると説明される。

ブロック宇宙の中で起こるすべての事象は、アインシュタインの一般相対性理論で記述される四次元時空の中で、その事象固有の座標を持っている。

続きはソースで

http://cdn.images.express.co.uk/img/dynamic/151/590x/illusion-738387.jpg
http://www.express.co.uk/news/science/738387/Time-NOT-real-EVERYTHING-happens-same-time-einstein

images


引用元: 【科学】物理学者「時間は実在しない」★5 ©2ch.net

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1: 2016/06/16(木) 08:30:23.06 ID:CAP_USER9
猫は、実は、因果関係や物理学の法則を理解している。この事を研究している京都大学の学者グループが、雑誌「アニマル・コグニシォン」(Animal Cognition)にその成果を発表した。サイエンス&ビジネス・メディアSpringerが、その抜粋を紹介した。

日本の学者達は、特別の箱を使った実験により、そうした結論に達した。箱は、音により、中に何があるのか予想でき、それをひっくり返せば中からモノが出てくるようになっている。学者達は、この箱が発する音に対する猫の反応を調査した。

実験には、13匹の猫が参加した。研究者らは、猫の反応を、ビデオカメラを使って記録した。

続きはソースで

ダウンロード (3)

http://jp.sputniknews.com/science/20160615/2310231.html


引用元: 【科学】猫はあなたが考えているより賢い…物理法則や因果関係を理解★2 ©2ch.net

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1: 2015/11/05(木) 16:58:07.94 ID:???*.net
カリフォルニア工科大学の天文学者ランガ-ラム・チャーリ博士は、欧州宇宙機関のプランク宇宙望遠鏡が収集した宇宙マイクロ波背景放射のデータを調べているときに、奇妙な事実を発見しました。

ダウンロード (2)


博士は、プランク衛星による全天画像から、宇宙マイクロ波背景放射を取り除きました。
次に、星、ガス、塵などの信号をデータから取り除きました。

これらを取り除くと、画像中にはノイズしか残らないはずでしたが、実際には予想の4500倍も明るい輝点が散らばっていたのです。

博士は、宇宙物理学誌に投稿した論文の中で、これらの輝点が、「ビックバン後にわれわれの宇宙が他の並行宇宙と衝突したときの痕跡である可能性がある」と結論しました。

衝突は、138億年前にビックバンが起きてから数十万年が経過したときに起こったと考えられています。
データから、並行宇宙ではバリオンおよび光子の存在比が、われわれの宇宙と比べて10倍程度高かったことが読み取れます。このことは、並行宇宙の物理法則が、われわれの宇宙の物理法則とはまったく異なるものであったことを意味します。

続きはソースで

http://amenama.on.arena.ne.jp/?p=2425

画像
ランガ-ラム・チャーリ博士が並行宇宙衝突の痕跡と考える輝点の散らばり
http://amenama.on.arena.ne.jp/wordpress/wp-content/uploads/2015/11/parallel-universe.jpg

宇宙マイクロ波背景放射
http://amenama.on.arena.ne.jp/wordpress/wp-content/uploads/2015/11/CMB.jpg

欧州宇宙機関が運用するプランク宇宙望遠鏡
http://amenama.on.arena.ne.jp/wordpress/wp-content/uploads/2015/11/Planck_Space_Telescope.jpg



引用元: 【宇宙】ビックバン後、この宇宙は別の並行宇宙と衝突していた? 宇宙マイクロ波背景放射の中に「衝突の痕跡」らしきものを発見★2

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1: 2015/08/14(金) 00:19:32.30 ID:???*.net
科学者の中にはこの宇宙がシミュレーションである可能性を指摘している人々がいる。
彼らの主張によれば、私達が見たり触れたりしているすべてのものはバーチャルゲームのプレイヤーによって造りだされた模造品であって、人間もそのゲームの中のおもちゃとして使われているのかも知れないという。

映画「マトリックス」ではシミュレーターからセンサー入力によって、タンク内に入れられた脳に仮想空間が与えられていた。
しかし、私達の宇宙では、脳自体がシミュレーションの産物である可能性さえある。

人工知能研究所の創設者の一人、マービン・ミンスキー氏は、「私達がコンピュータのシミュレーションの中の存在なのか、そうでないのかを見分けるのは非常に難しい」と話す。
プログラマーが何らかのミスを犯していないかぎり、物理法則のどこかが正しくないとか、丸め誤差が存在しているといったことに気がつくのは困難だろうとミンスキー氏は指摘する。

ボン大学のサイラス・ビーン教授も数年前、ミンスキー氏と同様、私達はシミュレーション世界に生きている兆候があると示唆した。

現在、多くの研究者たちが極微小スケールで、宇宙のシミュレーションを行なおうとしている。
基礎的なレベルでの物理のシミュレーションを行うことは、多かれ少なかれ、宇宙の仕組みそのものをシミュレーションすることであるとビーン教授は言う。

こうしたシミュレーションにおいては、時間方向に前進する離散的な三次元格子に対して物理法則が重ね合わされることになる。

続きはソースで

ダウンロード (1)

画像
http://i.dailymail.co.uk/i/pix/2015/08/04/19/2B18FE2600000578-3185261-image-m-2_1438713875137.jpg
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3185261/Is-universe-FAKE-Physicists-claim-playthings-advanced-civilisation.html

引用元: 【科学】この宇宙はシミュレーションである可能性

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1: 2015/02/06(金) 17:36:07.62 ID:???.net
ダイヤモンドを用いた電子と光子の量子もつれ検出の概要。ダイヤモンドに内在する量子もつれ機構を利用し、電子と光子の量子もつれを検出。ほぼ完全な量子もつれ検出を実験で実証した

画像
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/06/295/images/001l.jpg

 横浜国立大学は2月4日、光子の発光と吸収だけで量子通信や量子計算に用いられる量子テレポーテーションを可能にする新原理を実証したと発表した。
 同成果は、同大大学院 工学研究院の小坂英男教授、新倉菜恵子研究員らによるもの。詳細は、米国物理学会誌「Physical Review Letters」のオンライン版に掲載される予定。

 今回、特殊な光源や検出器に頼ることなく、量子メモリ素子となるダイヤモンド中の単一欠陥の電子に内在する量子もつれを利用し、発光と吸収という自然現象だけで光子と電子の量子もつれを検出した。具体的には、量子もつれ生成は発光した光子と残った電子が自然にもつれるように、また、量子もつれ検出は光子と電子がもつれて吸収されるように工夫を行った。
このような自然現象の利用で、特別な量子操作の必要もなく量子テレポーテーションによる量子中継が行えることを実験によって明らかにしたという。

 なお、同方式では、光ファイバを伝わって量子ノードに到達した光子を無駄にすることなく中継に利用することができる。つまり、中継ごとの失敗確率を原理的にゼロに抑えることができる。その結果、光ファイバ中で光子がなくなるのを避けるために中継区間を可能な限り短くすることで、通信レートを最大限まで上げることが可能になる。

続きはソースで

マイナビニュース日野雄太  [2015/02/06]
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/06/295/

引用元: 【物理】横国大、量子テレポーテーションを可能にする新原理を実証

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