【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]

**サンダージョー ★** · 2019/12/19(木) 11:18:31.19

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

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2019/12/24(火) 01:26:31.26

・量子力学的な基底状態はエネルギー最小のまわりに広がって揺動している。
・運動してる粒子が一個二個…、自由度が一個二個…と考える代わりに
空間を満たしている粒子場、自由度が無限個。場の励起、脱励起で粒子が増減と考える。

場の基底状態を真空という。場の基底状態は真空に近い状態で揺動している。

このくらいは知ってないと>1に変なツッコミを入れることになる。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2019/12/24(火) 01:29:47.93

>>175
×エネルギー最小のまわりに広がって
〇平衡点のまわりに広がって

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2019/12/24(火) 05:51:39.79

これでまた少し量子や空間の特性が解明されたらいいなあ

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2019/12/24(火) 10:06:46.24

>>29
良い着眼点だな
光速では無く「同時」かもしれんね

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2019/12/25(水) 00:48:56.61

>>165
真空中ではそのとおり。

では、真空になく媒介物が存在する時空間においては、この同期はどのように作用するだろう。
フォノンの分子間力による(または別の)同期現象により、エネルギー(情報)は分子間力の分だけ一瞬で伝達される。
つまり、フォノンにより伝達される熱や音は、光速を超えカオス的に伝達されうる。
でもこれは光子でも同じかもしれない。

波動関数の解釈問題
波動関数とは端的に言うと「物体の『状態』そのものの波動」であり、この事は物体の状態（例えば「犬がおなかをすかせています…」
ということでさえも）が波で表されることを示しており、また波は重ね合わせの原理（波1と波2が同時に存在できる）を満たすため、
原理的には物体が同時に複数の相異なる状態を取りえる（シュレーディンガーの猫）ことを示す。

波動関数が実在する物理現象なのかどうかは、今でも分かっていない。人が「質量は実在するか?」と聞かれれば間違いなくそうだと答えるだろう（しかし質量は本来抽象的な物理量である）。
しかし、波動関数の場合には位相速度が光速を超えること、また「波動関数の収縮」速度が光速を超えるか超えないか、が問題となる。
EPRパラドックスとして知られており、量子的な現象はそのような性質を持つものである、と一般には解されているが、「実在する物理現象だとすると、その収縮速度は光速を超えられないこと」
であり「これは重大なパラドックスを引き起こす」とする向きもある（反対に、この事から波動関数の物理的実在を否定することもできる）。

核磁気共鳴
原子番号と質量数の少なくとも一方が奇数である原子核は0でない核スピン量子数 I と磁気双極子モーメントを持ち、その原子核は小さな磁石と見なすことができる。
磁石に対して静磁場をかけると磁石は磁場ベクトルの周りを一定の周波数で歳差運動する。原子核も同様に磁気双極子モーメントが歳差運動を行なう。この原子核の磁気双極子モーメントの歳差運動の周波数はラーモア周波数と呼ばれる。
この原子核に対してラーモア周波数と同じ周波数で回転する回転磁場（電磁波）をかけると磁場と原子核の間に共鳴が起こる。この共鳴現象が核磁気共鳴と呼ばれる。

J結合（Jけつごう、英: J-coupling）は、2つの核の間の磁場中にある結合性電子の影響による2つの核スピン間の相互作用（カップリング）である。
他方で、結合を介さないスピン間の相互作用は、（磁気）双極子相互作用と呼ばれる。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2019/12/25(水) 02:10:54.53

>>174
＞いろいろな素粒子の場がエネルギー準位を持って居て
電磁波ではない磁場の波ないし粒子の放射とみるなら。

マグノン
結晶格子中の電子のスピンの構造を量子化した準粒子である。
一方、結晶格子中での原子やイオンの振動を量子化した準粒子は、フォノンという。
量子力学における波の描像では、マグノンはスピン波を量子化したものと見なすことができる

自発磁化と自発的対称性の破れ
強磁性体では外部から磁場を掛けなくとも物質内部の磁気モーメントが揃った領域（磁区）ができること（自発磁化）が知られている。この現象は原子間のスピンの向きに関する相互作用による。
一方で自発磁化が発生した後にはその方向が系の基底状態であり、それ以外の方向を磁気モーメントが向くことは系を励起させることになる。

＞温度で決まる平衡状態に対応した順位への占有確率を持って居る
熱だけでなくフォノンによる音の伝達も予想しているようだよ。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2019/12/28(土) 13:39:33.63

この冬、朝寒いが、お天道様を浴びると暖かい。これは輻射熱、つまり赤外線という波を受けて
いるからなのでしょう。しかし、この発見は赤外線のような波っではないようだ。
つまりフォトンのような粒子のような波による熱伝播をイメージしているのかな。
ということは、明るいものは暖かいという解釈が成立するな。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2019/12/28(土) 14:03:21.49

単にちゃんと真空になっていなかっただけでは

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2019/12/28(土) 16:06:12.07

>>136
でも数百ナノメートルて結構離れてるよね
0.5ミクロンとかだよ
そんな距離で起こるんだろうか

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2019/12/28(土) 17:31:12.83

太陽熱伝導説をとるこの板の研究者達は「高山のパラドクス」を解決しなければならないな

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2019/12/29(日) 00:52:21.98

万札が俺の方に伝わってこないのだが

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2019/12/29(日) 01:16:44.46

万札の振動は伝わってるんじゃないか？よく見ると自分のお札も震えてるんだよ

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/04(土) 10:12:00.09

>>183
確率の問題だよ、光を壁に当てたときに散乱するように粒子は確率的に存在すると説明されるが、
そもそも範囲すら確率の問題で上限は決まっていない。
量子トンネル効果で、原子核から原子の外に飛び出すという難しい現象よりは壁（力）が無い
真空の距離のほうが起こりやすいとは思わないの？
量子コンピュータが無理なのは、大規模にすればするほど確率的に安定しえなくなるから。
マクロ距離では量子テレポートは起きる起きないのではなく起こりにくいからこそ、
距離に従って量子通信が簡単じゃないってこと。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/04(土) 13:02:58.86

実験結果に出てるって言われると説得力あるわなあ
もう結果でてるもんなあ

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/05(日) 22:05:06.15

>>1
なんで太陽の熱が地球に届くと思う？

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/06(月) 17:32:19.64

>>189
届けているのは光子だな。
太陽風を通じた間接的なものも微量あるかもしれない。
>32（>1のソース）　は、そういうのとは別の伝達経路がありますよと言ってる

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/12(日) 07:21:33.00

象印涙目

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/20(月) 18:52:20.99

>>189
熱が届いてるの？

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/20(月) 18:54:11.61

宇宙が暖かいのかと思ってしまった

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/20(月) 19:18:01.57

音も真空中を伝わっている。
空気を抜いていくとだんだん音が小さくなるのは，媒体となる分子の距離が遠くなるからであって
分子間は空気密度に関係なく真空のまま。
むしろ真空を伝播しない波，現象はないといえる。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/20(月) 21:19:34.80

量子効果が起こるのはミクロの世界だけで、マクロ的な距離やら大きさでは
発生しないとか理解できないんだろう。

量子テレポートなど遠距離実験が成功とかあるが、距離が伸びるほどテレポートが
おきる確率が０に近づく。

電波と電磁誘導が違うのは、波長より長いそれと波長の中で磁場が同調する、
つまり電磁波が単独で空間を進行波の形で空間で維持できない電場＋磁場は
電磁波ではないという話だ、電磁調理器の上で金属の調理器が加熱するとか
そんなの電磁波によって熱が伝わるとは言わない。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/21(火) 13:15:58.17

>>192
届いて無いと思ってたのか？
ｗ

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/21(火) 13:17:36.59

>>188
ねーよアホ

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/21(火) 13:33:12.49

>>196
じゃ宇宙も暑くてしょうがない

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/21(火) 13:36:48.62

太陽からの熱が地球に届くのが、届くと言うことが発見できたと言うこと？
凡人には、わけわからん。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/21(火) 13:43:21.38

象印「」

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/21(火) 14:06:21.64

n

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/22(水) 19:55:24.98

>>195
＞量子テレポートなど遠距離実験が成功とかあるが、距離が伸びるほどテレポートが
おきる確率が０に近づく。

論理的じゃないな。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/22(水) 20:09:12.71

>>199
熱でも音でも光でも、これまで我々が認識してきた｢情報の伝達｣とは
異なる伝達作用があるだろうという予測のもとの実験と、その伝達の成果。
つまり、量子テレポーテーションなわけだし、エンタングルメントの作用だと思うが。
これにより、粒子の移動、媒介物を通した波の伝達以外の、テレポーテーションがあるかもしれないという話。

これは観測により知覚されうるが、伝達先の観測(認識または知覚作用)により、どのような情報が伝達されたかが伝達元情報も特定しうるかもしれない。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/22(水) 20:14:18.07

>>198
そう。だから媒介物は緩衝材的役割も果たしてる。
大気が温められることにより、地球全体に熱が分散されている。

大気がなければ、太陽光が直射する場所は100度以上超える温度になるし
日の当たらない日陰はマイナス150度以上になる。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/22(水) 20:20:38.00

赤色巨星の外層はめちゃくちゃ高温だけどほぼ真空だから熱くはないらしいな

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/23(木) 02:52:30.61

>つまり、量子テレポーテーションなわけだし、エンタングルメントの作用だと思うが。
量子力学のかけらすら判っていないバカ発見。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/23(木) 03:05:17.57

そもそも真空中を熱が伝わるなんて昔から常識だろ
放射で熱が伝わるんだから

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/23(木) 08:45:41.88

>>207
記事を最後まできちんと読み取ってないのだろうけど、
放射とは異なる仕組みで真空中を熱が伝わることが実証されたという趣旨のことが書いてあるよ

タイトルの付け方がまずいというか、悩ましいのも誤解を招きがちになってるな

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/23(木) 12:18:54.20

実際の真空度って何Paなん？

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/23(木) 14:51:49.68

量子力学はタコサマ

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/24(金) 10:12:02.54

>>195
テレポートは起きてるわけじゃなくて、そもそも同じ物
それを維持して長距離輸送するのが難しいだけで、量子テレポートに距離は関係ない
同じ物を別の場所に運んで別の物に成るわけがないのと同じ

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/24(金) 15:20:22.29

>>211
いや、粒子の振るまいだろ。
観測によりある量子もつれの状態にある粒子の片方を観測すると粒子の状態が確定し
それと同時にその確定により、もう片方の粒子の状態も確定する、という。

アインシュタインは、手袋を1組店に頼んで用意して、片方を自分にもう片方を恋人に贈るよう頼んだとき
自分に送られてきた手袋が右手であれば、恋人のところには左手の手袋があるというような形で、エンタングルメントを考えたようだ。
つまり未確認の状態に、観測が加わることで状態を知ることがもう片方の状態の情報を知ることができるようになる、と。

しかし、量子力学はこれは違うと言っている。店がどちらかを用意してそれぞれに手袋を送るとき、がない。
つまり、神により確定されているなにものかはなく、それは不確定である状態が存在するのだと。
この場合、｢観測した｣という情報が伝達していることになる。テレポーテーションのような形で。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/24(金) 15:58:58.13

観測できないだけでもっと小さいものがあるんだろ

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/25(土) 02:34:34.41

2018/05/29
【エネルギー】従来の5倍もの効率で熱を電気エネルギーに変換する物質が発見される［05/29］
https://egg.5ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1527592798/
2019/07/03
【物性物理学】京都大学など、未知の中性粒子発見　電気通さず熱だけ運ぶ[07/03]
https://egg.5ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1562081739/

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/25(土) 02:34:48.62

2020/01/24
【配熱革命】東大、熱を一方向のみ伝えるナノチューブ新素材を開発
https://asahi.5ch.net/test/read.cgi/newsplus/1579869840/

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/25(土) 05:24:07.09

>>212
他方の情報を持ってないなら右手か左手かは観測してもわからない

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/27(月) 07:27:29.71

>>216
手袋は右手と左手で1セットだよ。それ以外の手袋を持ってるの？
なぜ216を書こうと思ったのかが一番不思議。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/27(月) 19:48:45.60

箱開けたら右手だったら相手先のも右手だということがわかる
相手先の箱の中身は右なことは確定してるが、先に開けた方から開けた連絡がくるか箱を開けるまでわからない

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/28(火) 03:49:57.48

>>217
左手だよ。

＞相手先の箱の中身は右なことは確定してるが、
確定してる

＞先に開けた方から開けた連絡がくるか箱を開けるまでわからない
のに、わからない。これは論理的に誤り。
通信で考えてるから連絡とか言ってる。これは単に素粒子のふるまいの話。

100: 01/27(月)19:50 ID:wYNS8J3D(1) AAS
神の視点なら情報来てるけどな

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/28(火) 15:21:55.28

確定してるがどう確定してるかわからないから通信には使えないぞ

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/01/29(水) 10:09:11.66

いれた人が知ってる

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/02/02(日) 04:19:25.44

https://i.imgur.com/SFmgfjg.jpg

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/02/02(日) 11:51:51.59

これはトンネル効果？

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/02/27(木) 16:51:54.36

2/27
【エネルギー】導電性高分子、半導体と金属の境で熱電変換性能が最大にフレキシブルなIoT電源に道
https://egg.5ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1582761785/

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2020/03/18(水) 03:21:29.63

>224
2020/03/17
【化学】「化学の世界のパラダイムシフト」低温ほどアンモニアの合成反応が速く進む早大が新現象を発見
https://egg.5ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1584389781/23-25