【量子物理学】不思議な量子効果によって真空でも熱が伝わることが判明[12/17]

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1サンダージョー ★
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2019/12/19(木) 11:18:31.19ID:CAP_USER
2019.12.17
https://vaience.com/physics/20191217-empty-vacuum-thanks-to-a-weird-quantum-effect/

量子物理学がまたもや古典物理学を覆しました。今回は、熱が伝わるのに通常は必要となる原子や分子がまったく存在しない、真空を熱が移動できることが量子物理学的見地から実証されました。
https://vaience.com/wp-content/uploads/2019/12/light-567757_1280-1024x722.jpg

この調査は、カシミール効果として知られている量子の不思議な性質の一部を活用したものです。真空は実際には空っぽではなく、周りの物体に干渉する可能性のある小さな電磁気のゆらぎで満ちているのです。

カシミール効果によってどのようにナノ粒子が真空の中を移動し、2つの物体が近づくのかということは、これまでに実験で明らかにされています。今回の最新調査では、熱の伝導においてどのようにカシミール効果が作用するのかを実証しています。
https://vaience.com/wp-content/uploads/2019/12/quantum-heat-2.jpg

この発見は、ナノスケールの電子部品の設計ばかりでなく量子コンピュータの設計にさえ、影響する可能性があります。つまり、私たちの使うコンピュータのデバイスが小型化する風潮の中で、熱が最小スケールを伝わるための管理ができるようになるということです。

「熱は普通、原子や分子、あるいはフォノンと呼ばれている物の振動を通して個体の中を伝わります。けれども、真空には物理的な媒質がありません」とカリフォルニア大学バークレー校の機械工学士、張翔(Xiang Zhang)氏は言っています。

「ですから、長い間、フォノンは真空を移動できないと教科書には書かれていました。驚くべきことに、私たちが発見したのは、フォノンは目に見えない量子のゆらぎによって真空を実際に渡って行くということだったのです」

このことは、真空の実験室の中で数百ナノメートル離して置かれた2枚の金めっきされた窒化ケイ素膜を使って実証されました。2枚の膜の間の空間には無視できるほどごく少量の光エネルギー以外、完全に何もないという条件で、片方の膜を加熱すると、もう一方の膜も熱くなったのです。

これより大きなスケールでは同様の結果になりません。熱は隙間を容易に渡って行けないという、この原理を利用しているのが魔法瓶です。魔法瓶の中の真空の層があなたの飲むコーヒーを保温します。しかし、最小のスケールでは異なる現象が起こり、その意義は計り知れません。

この実験に関することは膜の温度管理から実験室の徹底した防塵まで、すべて、細心の注意を払って設定され、管理される必要がありました。
https://vaience.com/wp-content/uploads/2019/12/quantum-heat-1.jpg

熱が移動する間隔は非常に狭いとは言え、熱を伝える他の要因(たとえば、太陽が真空の空間を通って地球を温めるような電磁放射によるエネルギー)を排除するのには、相対的に言って、充分な距離でした。

この調査を手掛けた研究者たちはさらなる進展を見込んでいます。熱が真空を移動できるのなら、音も伝わる可能性が考えられます。結局は、どちらも移動するのに分子の振動に頼っているからです。

それを証明するには別の実験を待たなくてはなりません。差しあたっては、研究チームは、未来のコンピュータや電子機器の内部の熱流を管理するためにこの特殊な量子効果を利用する方法を調べています。

「今まで知られていなかった熱伝導のしくみを発見したことで、ナノスケールでの温度管理を可能にする空前の機会を切り開きました。このような温度管理法はコンピュータの高速計算やデータ記憶に重要なものです」とスタンフォード大学の機械工学士リー・ハオクン(Hao-Kun Li)氏は述べています。

これによって、集積回路内の熱を取り除くために量子真空を利用できるようになりました。

reference: sciencealert
https://www.sciencealert.com/heat-energy-has-leapt-across-an-empty-vacuum-thanks-to-a-weird-quantum-effect
2ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:20:16.44ID:9ZyYTkef
佐野量子
3ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:21:26.58ID:/VuBdybb
武豊 すげー
4ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:22:59.91ID:hUA2BvtR
そうそうそのうち宇宙戦艦ヤマトの
爆発して宇宙空間で音がでるとか煙がでるとかも量子力学で説明がつくように
5ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:25:16.94ID:6qD3CtA3
輻射熱との違いを説明してくれ
6ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:25:44.50ID:DbFJOk4y
宇宙空間で活動するアニメのロボに放熱板あるのが後付け立証された?
7ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:27:48.19ID:hhaW5FMn
http://www.94d.tarpat.com/1576591961
8ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:28:05.73ID:K59iiKrA
「真空」という言葉は不適当。「基底空間」とか「デフォルト空間」とかにしよう。
9ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:29:43.40ID:1/cM+0xl
さ〜の
10ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:31:18.15ID:gtfyVNzA
つ赤外線
11ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:32:38.46ID:59GRuErK
空気等の物質が存在しなくても例えば赤外線等のエネルギーを持った光子等の素粒子が存在していれば熱は伝わる。
>>1は光子も存在しない絶対零度の真空で熱が発生するということか?
しかし仮に光子等の素粒子を完全に締め出すことが可能だとしても、
量子力学的には真空も何も無いのではなく、ディラックの海のようにそれすらも粒子のビッシリ詰まった状態と考えることが出来るわけだからな。
12ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:33:50.64ID:Abp4N2NX
真空中を電磁波が伝わるのは当たり前だろ、熱も電磁波だから。
13ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:33:53.90ID:K59iiKrA
>>5
輻射熱は電磁波によるもの。つまりフォトン。
この記事はフォノン、つまり振動子による熱の移動を言っている。
14ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:38:41.82ID:59GRuErK
粒子が動いているということはそこに熱が存在しているということだ。
つまり熱=エネルギーだからだ。
2019/12/19(木) 11:42:57.41ID:eE8T35vo
磁気が伝わるだろ

電磁力学的にエネルギーを交換できるから変圧できるわけで
16ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:43:43.01ID:K59iiKrA
不確定性原理が基本にある。完全な静止は存在しないから。
17ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:48:14.57ID:K59iiKrA
SF映画での宇宙船の戦闘場面で音がするのはおかしいと思ってきた。
真空では音は伝わらないはずだと。
しかし、この実験によれば音がしてもよいのかも知れない。
18ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:50:40.52ID:0olByD4k
フランクの黒体放射とどう違う?
19ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:52:52.34ID:UBWO2sQK
>>17
距離がナノメートルオーダーならってことを忘れないでね
20ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 11:59:33.77ID:s9bn9OFi
アポロ11号が建てた星条旗がはためくのも量子効果だろな
21ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 12:05:25.77ID:fQqtRt06
当たり前だろって思ったけど、トンネル効果でなくてカシミール効果なのか
22ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 12:05:40.30ID:VxNnaS3A
知ってた
ソースは俺と嫁
夜はいつもぬくぬく
23ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 12:11:12.32ID:m3CRV2RQ
赤外線とかじゃねえの?間は真空でも太陽からの熱もらってんだろw もう少しわかり
やすく説明できんのか?
2019/12/19(木) 12:13:49.00ID:jnV0+94R
1+2+3+4+…=−1/12ってやつ?
25ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 12:15:06.86ID:K59iiKrA
>>23
フォトンとフォノンの違いだってば。
26ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 12:35:49.61ID:IP+HsCRG
>>23
古典的な範囲では熱の移動は、
接触熱(格子振動)、対流熱、輻射熱(電磁波)の3つしかない
真空中に限ると媒質がないので接触熱と対流熱は存在しない
つまり真空では輻射熱だけが熱を伝える
ところで、この記事で問題になっているのは量子現象
電磁波を粒としてみて量子化したものはフォトンと呼ばれる
格子振動を粒(準粒子)としてみた場合これはフォノンと呼ぶ
話を戻すと、真空中では古典的には接触熱の移動は存在しない
しかし、カシミール効果(真空でも量子の振動モードが存在するためにおこる量子現象)
があり、これによって今回フォノンが伝わるということがわかったんだと思った
説明があってるのかわからないけど・・・
このニュース地味に物理的には大きいことだと思う
2019/12/19(木) 12:37:32.69ID:joUkbnxC
>>19
ナノもいっぱい並べたら
長くなるじゃんよ
28ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 12:58:21.21ID:m3CRV2RQ
輻射の無い環境で熱伝導を検出したってことだな。
29ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 13:16:34.02ID:K59iiKrA
これって伝わる速さは光速なのかな?
30ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 13:35:32.09ID:j6v+Uhwk
>>1
すでに、現実では証明の必要もない状態
既知事実にしかほかならない!!

来年のイグノーベル賞もしくは韓国の国際科学技術脳ベル症の上行くを受賞候補かも!!
2019/12/19(木) 14:00:23.57ID:hckDVLGY
>真空は実際には空っぽではなく

答えじゃん
2019/12/19(木) 14:57:05.69ID:hPRHOFXp
>1の論文。要旨は無料、全文は有料

"Phonon heat transfer across a vacuum through quantum fluctuations"
King Yan Fong, Hao-Kun Li, Rongkuo Zhao, Sui Yang, Yuan Wang & Xiang Zhang
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1800-4

熱放射やvan der Waals力の変動では説明がつかない温度変化があったってことか。
2019/12/19(木) 15:43:03.82ID:Atq0yBC3
トンネル効果が媒体となる共鳴、みたいな?

しかしまあ、この世界の素粒子のプログラムはバグだらけだな
ちゃんとデバッグしてからビッグバンしろよな!
34ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 15:44:57.71ID:gmSV4xdU
1x10-33だろ
量子摂動の常識
35ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 15:45:42.16ID:K59iiKrA
>>33
どんなバグがあるの? ひとつでも挙げて。
重力との統合、ダークマター、ダークエネルギー以外は完璧に近いのでは?
36ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 16:26:15.46ID:XnGxW6rq
数百ナノメートルって結構距離あるね
37ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 16:46:41.14ID:/SHMd5BU
エーテルが充満してる
38ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 17:09:21.24ID:rJR3oIZK
>>8
いわゆる真空が「真」の「空」(から)じゃないことが
次第に明らかになってきたから
用語変えた方がいいかもね
2019/12/19(木) 18:15:16.19ID:3ygLeqtO
光と同じだろ
40ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 18:17:42.43ID:Bf55TDEZ
真空は カラッポではなく
微分の 揺らぎ で出来てるのだね

"ゆらぎ" とゆう言葉は とてもキレイだわ
ゆらぎの中の、熱の移動か∼
熱の排除か
41ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 18:20:55.63ID:Bf55TDEZ
>>33
共鳴とゆうか、結局は 「摩擦」でしょう?

だって ゆらぎ なんだもの
ソレが揺れたら 摩擦するんだし
摩擦熱
2019/12/19(木) 18:39:24.93ID:YyPjqS2B
量子力学嫌いなアインシュタイン「ぐぬぬ…」
2019/12/19(木) 18:44:21.59ID:3ygLeqtO
エーテル説
44ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 18:46:44.18ID:K59iiKrA
量子ゆらぎとは、不確定性原理
僞・冲 ≧ h/4π
だな。
短い時間(t)ならエネルギー(E)は大きくてもよい。
45ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 18:48:13.04ID:QHIv7rj+
やばい温暖化詐欺やろうどもの詐称行為がこれでわかっちゃったかも
46ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 18:49:13.09ID:EmPl/YBn
宇宙空間は無ではなく物質的特性のある有なんでしょ なんら驚きを感じない
47ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 18:54:45.04ID:QHIv7rj+
その何故かわからないけど熱が間の何かによって伝わるって言うのなら
それは物質の可能性があるからそれをブラックぬりかべって俺は名付けた
2019/12/19(木) 18:56:21.93ID:kDC2eLj2
ディラックの海
49ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 19:19:55.03ID:uqzk1Akr
熱が生じるのは電磁波が物質に衝突したときだろ?
真空とか関係ないんじゃね?

むしろ電磁波が減衰する要因がない真空ならエネルギーは保存されたままなんじゃねーの?
量子なんて関係あるのか?
50ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 19:22:52.40ID:fndKSdNl
>>49
まあ十分に温度を下げておけば、輻射熱は無視できるだろうから、それ以外の熱の伝達機構が働いたことはわかるな
51ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 19:55:40.92ID:OKcSPPSc
>>13
どうやって防ぐ?
52ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 19:57:11.46ID:txVLRbID
>>1
なるほど、敵のビームは赤くて味方のビームは青いという謎が今解けた。
53ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 20:05:52.53ID:T60rSGGk
人間が考えるとおりに宇宙は振舞ってる
これはやはり何かおかしい
54ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 20:23:16.46ID:fQJDTbQP
電磁波?
単に電磁波ならつたわるだろ?
なぜにこんなまわりくどい書き方なんだ
55ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 20:24:03.29ID:dVBgwIbz
重大な何かを見落としてるな
56ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 20:29:08.94ID:KlX1S4Ci
さなはなやらかあまなか
2019/12/19(木) 20:38:26.12ID:6Ox0H7Zn
ビッグバンの引き金見つかったんじゃないの?
もうなんでもありだな量子力学
58ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 20:55:38.71ID:/oZvDgeo
「俺の宇宙では鳴るんだよ」
59ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 21:09:56.56ID:IRwDyyZu
道理で魔法瓶が冷めると思った
60ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 21:10:21.46ID:en49wieh
>真空は実際には空っぽではなく、周りの物体に干渉する可能性のある小さな電磁気のゆらぎで満ちているのです。

なるへそ。
61ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 21:16:04.22ID:sWCBHSSJ
真空でも赤外線は伝播するんだが??? 何故に量子効果という結論にになるんや???
62ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 21:33:51.98ID:fQqtRt06
>>61
定量的って言葉知ってる?
2019/12/19(木) 21:38:51.22ID:fhg5TVD7
小さな電磁気の揺らぎが
宇宙いっぱいに満たされているって事か
64ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 21:47:08.79ID:u3A8aeCo
太陽は地球までの真空を熱を伝えているのでは?
65ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 21:58:06.07ID:wLXVq9uG
>>64
自分もそれ思った
お利口な人、教えて
66ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 22:55:59.84ID:YCxahr58
>>64
マジで?そんなとこから?ww

自分も教えてほしい…
2019/12/19(木) 23:33:15.81ID:fBe82wH+
魔法瓶「マジかよ!自分でもおかしいと思ってたんだ、今度からちゃんと冷めよーっと!」
68ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 23:43:57.09ID:OTL4sRoj
>>6
もともと放射で可能だから
これはそれとの違いや存在を書いてないのでやや不親切というか説明不足というか
69ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 23:45:03.50ID:AyuNzXV5
>>35
あらゆる物質を結晶化させるストレンジクォークとかな

突然いれ替わる観測者並みには奇妙な話しだ
2019/12/19(木) 23:48:55.93ID:Dvx3UUyN
魔法瓶は真空だから暖かいまま保温できると説明されたが冷えちゃったよな
なるほど量子力学のせいなのか
71ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/19(木) 23:54:51.06ID:MCfINLQ1
ナノスケールで熱が伝わるなら、帰納法で無限に熱が伝わるだろJK
2019/12/19(木) 23:58:21.21ID:AyuNzXV5
>>41
流れ星は断熱圧縮なんだっけか

光がもつ粒子としての振る舞いのこと、フォトンとするなら波長としても疎の方向へ熱となって減衰するから近くね意味
73ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/20(金) 00:10:51.18ID:XRHWM7wq
太陽と地球の間は空気で満たされてたのか?
真空で熱が伝わらないって…
74ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/20(金) 00:12:19.52ID:HfmShr4u
太陽から真空宇宙空間を通って地球に熱が来てるだろ

光子は真空を通る熱物質なんだよ、禿げが
2019/12/20(金) 00:23:01.50ID:+6g/cDOK
>>71
フォノン(音子)一つのエネルギーに下限があって
遠いとそれを励起できなくなる

光をどんどん弱くしていくと最後はフォトン(光子)一つになって
それよりも弱い光は作れないのと同様
76ニュースソース検討中@自治議論スレ
垢版 |
2019/12/20(金) 00:38:24.52ID:LpRQUQjR
相変わらず前提条件からわからんw 何がすごいのかさっぱりわからん
77ニュースソース検討中@自治議論スレ
垢版 |
2019/12/20(金) 00:48:07.29ID:/Ywz8L1G
真空って 量子が飛び交っていても 真空なの
光、電波が飛び交うなら分かるけど
2019/12/20(金) 01:02:43.62ID:M792L7GJ
トンネル効果の熱バージョンみたいな話?
79ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/20(金) 01:10:53.32ID:oDpSZYFd
光子も素粒子なのだよね。
物質とはいえないエネルギーなのかな。
その偏りをどのように理解するかと言うことかな。
80ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/20(金) 01:20:17.15ID:PibxV3yy
>>32
それ書かないと、全く意味の分からない記事だな
81ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/20(金) 01:34:29.28ID:oDpSZYFd
核融合炉での熱を閉じ込めることが難しい理由?
2019/12/20(金) 01:35:14.77ID:t6N8y+pR
>>1
量子もつれは伝わるとか言わないよ
伝わるのは相対論の世界の原理で粒子位置が干渉する原理だろ。

もつれて時間差なく減衰せずに波がというのは伝わるとはいわない。
83ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/20(金) 01:57:51.01ID:9jGoSnr1
>>11
>>1くらい読めや
2019/12/20(金) 02:25:50.49ID:+6g/cDOK
調べたいもの(今回は量子ゆらぎ)以外のものがゼロにならないと
調べたいものの有無がわからないだろ?と思ってしまう人が目立つね。
01 デジタル思考か。

調べたいものによる寄与とそれ以外のものの寄与が併存していても、
それらの性質の違いについて知見があれば、
調べたい寄与の有無がわかることもある、
ということに親しんでいないからか
2019/12/20(金) 03:02:12.44ID:+6g/cDOK
>>12,15,61,64,73
場の量子論の成功以降の物理学においては、
質量をもつ粒子がないだけではなく
光子や重力子(未発見)なども存在しない場合を真空という

日常生活や工業的な場面で使われる真空とはやや意味が違う
86ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/20(金) 03:24:29.86ID:uN0Gi01b
 


電子って熱を媒介するんでしょ?

量子効果が発現するような距離なら当然に感じるけど。


 
87ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/20(金) 04:08:04.06ID:H/1d8CHB
月にいる人間に気を飛ばしてみた
相手は気功師、気を受け取った

どうだ
88ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/20(金) 06:31:17.53ID:2RPiTQ5k
輻射熱は真空でも伝わるのでは
なぜ分子がないと熱が伝わらないと思ったのか
89ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/20(金) 09:02:59.69ID:nlEQQ/LW
太陽からどうやって熱もらってるんだよ馬鹿か
2019/12/20(金) 11:51:26.37ID:g24EgQXp
太陽「」
91ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/20(金) 17:30:42.35ID:FFTKASjQ
赤外線かと思ったが
92ニュースソース検討中@自治議論スレ
垢版 |
2019/12/20(金) 17:48:43.14ID:a37wZWcK
真空で熱が伝わるわけねぇじゃん
もしや在日か?!
2019/12/20(金) 18:14:09.77ID:dTAfSBh9
>>64
太陽から出る赤外線が地球上の物質に衝突して熱が発生してるんじゃないのかな
熱自体が真空を伝わってるのではない・・・と思う
2019/12/20(金) 18:35:50.70ID:HmT728Li
魔法瓶はやはり魔法を使ってるんだ…
95
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2019/12/20(金) 18:36:23.99ID:ffXHnbj2
 真空中だろうが、普通に放射で伝わるんじゃ無かったっけ?
96ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/20(金) 18:44:30.61ID:va7PJ2gi
みんなちゃんと>>1読もうぜ
放射による熱の移動もあるが無視できるほど小さいと書いてる
97ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/20(金) 19:05:53.30ID:cMCRnFvd
真空中で0.1ミクロン離れた物質の片方を温めればもう片方も輻射で温かくなるだろうが。
98ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/20(金) 19:07:08.41ID:cMCRnFvd
これがスピーカとマイクだったら成程、てなるが
99ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/20(金) 19:11:44.18ID:va7PJ2gi
>>97
金メッキして伝わりにくくしてるんじゃない?
記事で言及してるんだしそこは計算してるでしょ流石に
100ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2019/12/20(金) 19:38:02.97ID:a81I7gwr
>>1
ナノ粒子って何?
素粒子の事?

真空でも熱伝導するのは当たり前じゃないの?
じゃなきゃ太陽熱は地球に伝わってこないだろ?
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