渦状原子、忘れられた理論？ マティアス・ヒューフナー著

The Vortex Atom, a Forgotten Theory?

by Mathias Hüfner

渦状原子、忘れられた理論？

マティアス・ヒューフナー著

The Thunderbolts Project is now a quarter of a century old, since the unforgotten Wal Thornhill dedicated himself to a new cosmology with his essay “Gravity vs. Plasma.”

サンダーボルツ・プロジェクトは、忘れ得ぬ、ウォル・ソーンヒルがエッセイ「重力対プラズマ」で新しい宇宙論に身を捧げて以来、25 年が経ちました。

He defined it as follows:

彼はそれを次のように定義しました：

The Electric Universe Model of Cosmology is new and based on the most general case of the behavior of electrically charged bodies embedded in a charged plasma.

宇宙論の電気的宇宙モデルは斬新で、帯電プラズマに埋め込まれた帯電体の最も一般的な動作のケースに基づいています。

Plasma is a gas in which electrons have been removed from some atoms—in other words, it is ionized.

プラズマは、いくつかの原子から電子が取り除かれたガスである — つまり、イオン化されているのです。

Like a metal in which the electrons can move freely, plasma is an excellent electrical conductor.

電子が自由に移動できる金属と同様に、プラズマは優れた電気伝導体です。

99.999% of the matter in the universe is plasma.

宇宙の物質の99.999%はプラズマです。

A charged plasma has a small excess of negative or positive charge.

帯電プラズマには、わずかに過剰な負電荷または正電荷があります。

Plasma naturally forms filaments in response to electric and magnetic fields.

プラズマは電場と磁場に反応して自然にフィラメントを形成します。

These filaments can magnetically “clamp” together, forming stars.

これらのフィラメントは磁気的に「固定」され、恒星達を形成します。

Stars are not isolated but receive electrical energy from the galaxy —hence the solar corona, which is millions of degrees Celsius in temperature.

恒星達は孤立しているのではなく、銀河から電気エネルギーを受け取っている

— したがって、太陽コロナの温度は摂氏数百万度にも達します。

Electromagnetic forces are infinitely stronger than gravity and can easily explain phenomena attributed to black holes.

電磁力は重力よりも無限に強く、ブラックホールに起因する現象を簡単に説明できます。

Electromagnetic forces can repel or attract.

電磁力は反発したり引き付けたりします。

Gravity only attracts

– it takes astonishing sleight of hand to explain colossal ejections of matter from the centers of galaxies.

重力は引き寄せるだけ

– 銀河の中心から物質が大量に噴出する現象を説明するには、驚くべき巧妙さが必要です。

Plasma cosmology is the practical field of electrical engineers.

プラズマ宇宙論は電気技術者の実践的な分野です。

Due to the enormous scalability of the phenomena, it is experimentally verifiable.1 — Wal Thornhill

この現象は非常にスケーラブルであるため、実験的に検証可能です。

— ウォル・ソーンヒル

Throughout The Thunderbolt Project’s 25-year existence, supporters from around the world have compiled numerous arguments and data supporting the idea of an Electric Universe, despite all the resistance of proponents of the academically established theory of the Big Bang.

サンダーボルツ・プロジェクトが始まって 25 年の間、世界中の支持者たちは、学術的に確立されたビッグバン理論の支持者たちのあらゆる抵抗にもかかわらず、電気的宇宙の考えを支持する数多くの議論とデータを集めてきました。

From the perspective of plasma physics, the visible cosmos with bodies constantly interacting through resonance effects is a “driven” open, nested dynamic system.

プラズマ物理学の観点から見ると、共鳴効果を通じて常に相互作用する物体を持つ可視宇宙は、「駆動」されたオープンで入れ子になった動的システムです。

Isaac Newton could explain why the apple falls from a tree, but not why the moon doesn’t fall to Earth.

アイザック・ニュートンはリンゴが木から落ちる理由を説明できたが、月が地球に落ちない理由は説明できなかった。

For him, God was responsible for that.

彼にとって、その責任は神にあった。（＝神のみぞ知る。）

Albert Einstein wanted to explain this by curving the mathematical concept of space, using the old concept of cosmic spheres.

アルバート・アインシュタインは、宇宙球という古い概念を使って、数学的な空間概念を曲げることでこれを説明しようとしました。

Unfortunately, he couldn’t distinguish space from a surface.

残念ながら、彼は空間と表面を区別することができませんでした。

He also didn’t understand the principle of time, since he considered time to be independent of the motion of mass and thus failed to recognize that motion is an asymmetric category.

彼はまた、時間が質量の運動とは無関係であると考えていたため、時間の原理を理解しておらず、運動が非対称なカテゴリーであることを認識できなかった。

Furthermore, rectilinear motion in an inertial frame is accelerated motion.

さらに、慣性系における直線運動は加速運動です。

Unaccelerated motion is motion around a force center.

非加速運動は、1つの力の中心の周りの運動です。

This is a closed circular path.

これは閉じた円形のパス（経路）です。

Every driver knows that cornering requires not only engine power but also steering force, which is perpendicular to the engine power.

コーナリングにはエンジン出力だけでなく、エンジン出力と直角になるステアリングの力も必要であることは、すべてのドライバーが知っています。

Ideally, such motion around an inertial center can be force-free or weight-free, as astronauts tell us.

宇宙飛行士が言うように、理想的には、慣性中心の周りのそのような運動は、力や重量の影響を受けずに行うことができます。

None of this deterred Georges Lemaître from developing his physical religion, which became the foundation of the Catholic faith in 1951 under Pope Pius XII. こうしたことはジョルジュ・ルメートルの物理的な宗教の発展を阻むことはなく、その宗教は1951年に教皇ピウス12世のもとでカトリック信仰の基盤となった。

Physics has the Lorentz force for curved trajectories, which is composed of electric and magnetic components.

物理学では、曲線軌道に対するローレンツ力は電気成分と磁気成分から構成されます。

In the cosmos, it describes the Birkeland currents, and in the atom, the electron trajectories of the shell, which Louis de Broglie observed.

宇宙においてはバークランド電流を、原子においてはルイ・ド・ブロイが観測した殻の電子軌道を説明します。

This brings us to a forgotten theory by William Thomson (Lord Kelvin), supported by Hermann von Helmholtz and James Clerk Maxwell in the second half of the 19th century.

これは、19 世紀後半にヘルマン・フォン・ヘルムホルツとジェームズ・クラーク・マクスウェルによって支持された、ウィリアム・トムソン (ケルビン卿) による忘れられた理論につながります。

Helmholtz’s theory of vortex motion provided the mathematical basis for Thomson’s vortex atom theory.

ヘルムホルツの渦運動理論は、トムソンの渦原子理論の数学的基礎を提供した。

Thomson recognized the potential of Helmholtz’s work and used it to develop his theory of vortex atoms, in which atoms are represented as stable vortex rings in a perfect fluid.

トムソンはヘルムホルツの研究の可能性を認識し、それを利用して、原子を完全流体内の安定した渦輪として表す渦原子理論を開発しました。

However, he had no idea what caused the vortex ring, the positive atomic nucleus.

しかしながら、彼には渦輪、つまり正の原子核の原因が何なのか全く分かりませんでした。

Ernest Rutherford first discovered this in 1911 during electron scattering experiments when Thomson’s vortex model had already been rejected.

アーネスト・ラザフォードは、1911 年に電子散乱実験中にこれを初めて発見しました。当時、トムソンの渦モデルはすでに否定されていました。

In the 1860s, Maxwell developed his ingenious system of equations by applying physical analogies and mathematical models. (Figure 1)

1860 年代に、マクスウェルは物理的な類推と数学モデルを適用して独創的な方程式体系を開発しました。(図 1)

He used his knowledge of stresses and strains in continuous fluids to develop a mathematical theory of electromagnetism.

彼は連続流体の応力と歪みに関する知識を利用して、電磁気学の数学的理論を開発しました。

Maxwell justified his choice by claiming that the rotation of the plane of polarized light by a magnetic field showed that “the cause of the magnetic action on the light must be a real rotation taking place in the magnetic field.” (curl B)

マクスウェルは、磁場による偏光面の回転は「光に対する磁気作用の原因は磁場内で実際に起こる回転でなければならない」ことを示していると主張して、自分の選択を正当化した。(回転 B)

Later, he inserted imaginary “idler wheels” (curl E) between the vortices to resolve the velocity discontinuity, with the displacement of the idler wheels serving as a symbol for electric current. (div E)

その後、彼は速度の不連続性を解消するために渦の間に仮想の「アイドラーホイール」（カール E）を挿入し、アイドラーホイールの変位を電流のシンボルとして機能させました。（div E）

This methodical approach eventually led him to a mathematical electromagnetic field theory.

この方法論的なアプローチは、最終的に彼を数学的な電磁場理論へと導きました。 ―――――― 

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It had long been known that a wave requires a propagation medium.

波が伝播する媒体を必要とすることは古くから知られていました。

The concept ether (ancient Greek: blue sky) has been used for this medium since antiquity.

エーテル（古代ギリシャ語で「青空」）という概念：は、古代からこの媒体に使用されてきました。

The ether played a central role in the understanding of the cosmos.

エーテルは宇宙を理解する上で中心的な役割を果たしました。

In ancient Indian understanding, this term stood above the four terrestrial phases of matter.

古代インドの理解では、この用語は物質の 4 つの地上段階よりも上位に位置していました。

In 1878, Maxwell wrote an entry in the Encyclopædia Britannica with the following summary at the end: 

1878 年、マクスウェルはブリタニカ百科事典に次のような要約を添えた記事を執筆しました：

“Whatever difficulties we may have in forming a coherent idea of the nature of the ether, there can be no doubt that interplanetary and interstellar spaces are not empty, but filled with a material substance or body, which is certainly the largest and probably the most uniform body of which we know.” — James Clerk Maxwell

「エーテルの性質について一貫した考えを形成するのにどんな困難があっても、惑星間空間や恒星間空間が空ではなく、物質または物体で満たされていることは疑いようがありません。それは確かに私たちが知っている中で最大かつおそらく最も均一な物体です。」

— ジェームズ・クラーク・マクスウェル

In academic circles, the idea that the terms ether, electromagnetic field, and plasma state of matter are synonymous has still not taken root.

学界では、エーテル、電磁場、物質のプラズマ状態という用語が同義語であるという考えはまだ定着していません。

One need only recall the ether dispute between Albert Einstein and Dalton Miller in the 1930s, which Einstein won due to his greater popularity.

1930 年代のアルバート・アインシュタインとダルトン・ミラーの間のエーテル論争を思い出すだけで十分です、この論争は、アインシュタインのほうが人気があったため勝利しました。

When Einstein finally realized he was wrong, he began to tinker with his field theory, albeit rather unsuccessfully.

アインシュタインはついに自分が間違っていたことに気づき、場の理論を改良し始めたが、あまり成功しなかった。

But by then, no one was interested in it anymore.

しかし、その頃には、もう誰もそれに興味を持っていませんでした。

At this time, academic circles believe in exotic matter instead of recognizing that it is sufficient to study the electromagnetic forces of ordinary atoms to get answers to questions about the motion of matter.

現時点では、学界は、物質の運動に関する疑問の答えを得るには、通常の原子の電磁力を研究するだけで十分であることを認識せず、エキゾチック物質の存在を信じている。

The fact that our ideas about the atom are wrong can be seen in the fact that there is no connection between Maxwell’s ideas about the activation of an electromagnetic wave and the mechanism of quantum mechanical wave theory.

原子についての私たちの考えが間違っているという事実は、電磁波の活性化に関するマクスウェルの考えと量子力学的波動理論のメカニズムとの間に何の関係もないという事実からわかります。

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The idea of Thomson’s vortex atom is based on the notion of a smoke ring having the shape of a torus, inspired by Guthrie Tait’s apparatus for producing vortex rings and Helmholtz’s vortex theory, which Tait translated into English in 1867. (Figure 2)

トムソンの渦原子のアイデアは、トーラスの形をした煙の輪の概念に基づいており、渦輪を生成するガスリー・テイトの装置と、テイトが 1867 年に英語に翻訳したヘルムホルツの渦理論に触発されました。(図 2)

The enormous scalability of the idea of the electric universe as a net-like vortex structure is evident from the Hall effect to the quantum Hall effect, which Klaus von Klitzing discovered in 1980 and for which he received the Nobel Prize in 1985.

電気的宇宙が網目状の渦構造であるというアイデアの巨大な拡張性は、ホール効果から量子ホール効果まで明らかであり、1980 年にクラウス・フォン・クリッツィングが発見し、1985 年にノーベル賞を受賞しました。

Significantly, this effect was not understood in a two-dimensional Copenhagen interpretation of quantum mechanics.

重要なことに、この効果は量子力学の 2 次元コペンハーゲン解釈では理解されていませんでした。

As early as 1879, Edwin Hall described an effect, later named after him3, as part of his doctoral thesis.

エドウィン・ホールは、1879 年にはすでに博士論文の中で、後に彼の名にちなんで命名された効果について説明していました。

According to Hall, Maxwell motivated him to search for this effect.

ホールによれば、マクスウェルが彼にこの効果を研究する動機を与えたという。

He was prompted to do so by the following statement by Maxwell:

彼がそうするきっかけとなったのは、マクスウェルの次の発言でした：

It must be carefully remembered that the mechanical force that urges a current-carrying conductor across the lines of magnetic force does not act on the electric current, but on the conductor that carries it.

電流を流す導体を磁力線に沿って動かす機械的な力は、電流に作用するのではなく、電流を流す導体に作用することを注意深く覚えておく必要があります。

The only force that acts on an electric current is the electromotive force. — James Clerk Maxwell

電流に作用する唯一の力は起電力です。

— ジェームズ・クラーク・マクスウェル

A uniform rotation rotates as long as the magnetic torque is conserved.

磁気トルクが保存される限り、均一な回転が行われます。

A two-dimensional oscillation always requires an external force for excitation.

2 次元の振動には常に励起のための外力が必要です。

However, this force quantum must be supplied and canceled in resonance with the system.

ただし、この力の量子はシステムと共鳴して供給され、キャンセルされる必要があります。

To convert the oscillation into a rotation, an electric moment perpendicular to it is required, which in turn creates a magnetic moment.

振動を回転に変換するには、振動に垂直な電気モーメントが必要であり、これにより磁気モーメントが生成されます。

Maxwell, therefore, coupled his rotation equations.

そのため、マクスウェルは回転方程式を結合しました。

This creates a toroidal motion in space, similar to a smoke ring.

これにより、煙の輪に似た環状の運動が空間内に生じます。

A source described with div E is required to generate current rings.

電流リングを生成するには、div E で記述された供給源が必要です。

Although the Hall effect cannot fully explain the atomic vortex, it describes it quite plausibly.

ホール効果は原子渦を完全に説明することはできませんが、かなり説得力のある形で説明しています。

Heinrich Hertz demonstrated experimentally the electromagnetic waves predicted theoretically by Maxwell nine years later.

ハインリヒ・ヘルツは、マクスウェルが理論的に予測した電磁波を 9 年後に実験的に実証しました。

This discovery laid the foundation for the communication technologies such as radio, television, and mobile telephony.

この発見はラジオ、テレビ、携帯電話などの通信技術の基礎を築きました。

The electromagnetic waves are transmitted via antennas.

電磁波はアンテナを介して送信されます。

The model of a quantum mechanical atom does not include this fact.

量子力学的原子のモデルにはこの事実は含まれていません。

While I was still wondering about this,4 Klaus Gebler, a retired physics teacher, with whom I am constantly exchanging ideas, showed me his explanation of the quantum Hall effect.5

私はまだこれについて疑問に思っていましたが、私がいつも意見を交換している、引退した物理学の教師、クラウス・ゲブラー氏が、量子ホール効果についての説明をしてくれました。

That’s when I realized how an atom works. そのとき、私は原子がどのように機能するかを理解し始めました。

When atoms emit electromagnetic waves, their electron shells must function like antennas.

原子が電磁波を放射するとき、その電子殻はアンテナのように機能しなければなりません。

Over the decades, the technically transmitted frequencies have become increasingly shorter and shorter.

数十年にわたって、技術的に送信される周波数はますます短くなってきています。

Of the two antenna types, the dipole antenna and the loop antenna, only the latter comes into consideration.

ダイポールアンテナとループアンテナの 2 つのアンテナタイプのうち、後者のみが考慮されます。

The loop antenna, with a loop circumference of 0.4 λ, is smaller than the dipole antenna.

ループアンテナはループ円周が0.4λで、ダイポールアンテナよりも小さくなります。

It has a very narrow bandwidth and an equally small aperture capacitance, which indicates narrow transmission peaks.

帯域幅が非常に狭く、開口容量も同様に小さいため、伝送ピークが狭くなります。

We can assume with almost absolute certainty that electrons behave like loop antennas when their orbital circumference corresponds to 0.4 λ and is briefly interrupted.

電子の軌道円周が 0.4 λ に相当し、短時間中断されると、電子はループアンテナのように動作するとほぼ確実に推測できます。

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Figure 3 shows an atomic model representing the electron as a wave vortex, as discovered by Louis de Broglie in 1924.6

図 3 は、1924 年にルイ・ド・ブロイによって発見された、電子を波の渦として表した原子モデルを示しています。

The wave is characterized here by the normalized velocity parameters p and q, where p describes the wave along the large circumference and q along the small circumference.

ここで、波は正規化された速度パラメータ p と q によって特徴付けられます。ここで、p は大きな円周に沿った波を表し、q は小さな円周に沿った波を表します。

Varying the parameters p and q reveals that the wave is closed over the constant orbital toroid only for p and q integer values.

パラメータ p と q を変化させると、p と q が整数値の場合にのみ、波が一定の軌道トロイド上で閉じていることがわかります。

As long as the elementary charge orbits around the toroid with constant speed, no energy is radiated.

基本電荷が一定の速度でトロイドの周りを周回している限り、エネルギーは放射されません。

If the vortex’s orbital velocity changes due to an external disturbance, the oscillating circuit opens and acts like an antenna.

外部からの乱れにより渦の軌道速度が変化すると、振動回路が開き、アンテナのように動作します。

In Figure 3, this is indicated by the fractionally rational parameter q=1.3.

図 3 では、これは分数有理パラメータ q=1.3 によって示されています。

Klaus von Klitzing then repeated Hall’s experiment in 1980, albeit with modifications.

その後、クラウス・フォン・クリッツィングは、修正を加えてはあるものの、1980年にホールの実験を繰り返した。

Instead of metal, he used a so-called electron gas, hydrogen at very low temperatures to eliminate the motion of the atomic nucleus, in a very shallow cuvette, so that the gas could only move in two directions.

彼は金属の代わりに、いわゆる電子ガス、つまり非常に低温の水素を使用し、非常に浅いキュベット内で原子核の動きをなくして、ガスが2方向にしか移動できないようにしました。

This left only the direction of the current and the direction of the Hall voltage.

これにより、電流の方向とホール電圧の方向だけが残りました。

The electrons could not move in the direction of the magnetic field.

電子は磁場の方向に移動できません。

His motive was to determine the fine-structure constant α from the ratio of the electron’s orbital velocity, which is linked to the magnetic field strength via the Lorentz force, to the speed of light.

彼の動機は、ローレンツ力を介して磁場の強さに関係する電子の軌道速度と光速の比から微細構造定数 α を決定することでした。

Klitzing noticed that the otherwise proportional voltage suddenly exhibited small steps7 (green field in Figure 4).

クリッツィングは、本来は比例していた電圧が突然小さなステップを踏むことに気づいた。（図4の緑色の領域）。

Two years later, Horst Störmer and Daniel Tsui discovered, during more detailed investigations, that the resistance exhibited a spectral structure depending on the magnetic field strength.8 (brown field in Figure 4)

2年後、ホルスト・シュテルマーとダニエル・ツィーは、より詳細な調査の中で、抵抗が磁場の強度に応じてスペクトル構造を示すことを発見しました。（図4の茶色い部分）

This confused the scientific community even more because it contradicted the previously accepted idea of a spherical electron with a fixed charge.

これは、固定電荷を持つ球状の電子というそれまで受け入れられていた概念と矛盾していたため、科学界をさらに混乱させました。

The observation implied to them that many electrons acting together can create new particles with a charge smaller than that of a single electron.

この観察から、多くの電子が一緒に作用すると、単一の電子よりも小さい電荷を持つ新しい粒子が生成される可能性があることが示唆されました。

But this should not be the case.

しかし、そうであってはなりません。

A collection of objects can combine to form a larger object, or the pieces can retain their size, but not create anything smaller.

オブジェクトのコレクションは結合して大きなオブジェクトを形成することも、ピースがそのままのサイズを維持することもできます、ただし、これより小さいものは作成しません。

If the new particles were doubly charged, it would not be so paradoxical – electrons could “just stick together” and form pairs.

もし新しい粒子が二重に帯電していたら、それほど矛盾は生じないだろう

However, the idea of fractional charges would be very bizarre indeed.

しかし、分数電荷（=帯電）という考え方は実に奇妙なものでしょう。

Like Gebler showed, the fractions used by Störmer have nothing to do with fractional charges.

ゲブラー氏が示したように、シュテルマー氏が使用した分数は分数電荷とは何の関係もありません。

If, however, you interpret them as oscillations per orbit concerning the large and small radii of the toroid, Störmers’ result fits harmoniously into the image of a toroidal electron vortex.

しかし、それらをトロイドの大半径と小半径に関する軌道あたりの振動として解釈すると、シュテルマースの結果はトロイド電子渦のイメージに調和的に適合します。

Recall the escapement of the anchor of a mechanical watch. Through the pendulum motion, the continuously acting force quantum of the watch weight is either inhibited (large resistance) or released.

機械式時計のアンクルの脱進機を思い出してください。振り子の動きによって、時計の重りの連続的に作用する力の量子が抑制されるか（大きな抵抗）、解放されます。

An analogous image shows Störmer’s brown spectrum in Figure 4.

類似の画像として、図 4 に シュテルマーの茶色スペクトルを示します。

Here, the resistance is not mechanical, but electrical, caused by the oscillations of the electron shell, which either inhibit or release the Hall current.

ここでの抵抗は機械的なものではなく、ホール電流を抑制または放出する電子殻の振動によって引き起こされる電気的なものです。

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This also pales in comparison to the image of a rigid spherical electron with an inexplicable dimensionless spin of 1/2, jumping back and forth in energy shells.

これは、エネルギー殻内を前後に飛び回る、説明のつかない無次元スピン 1/2 を持つ剛体球状電子のイメージと比べると見劣りします。

On the contrary, the electron charge is an amorphous polymorphic vortex with an electromechanical moment that fills every available space over large scales, down to the nucleus, where it can form micromagnets with two protons, ultimately responsible for the strong and weak nuclear forces, as described in my book Dynamic Structures in an Open Cosmos.

対照的に、電子電荷は、私の著書「Dynamic Structures in an Open Cosmos」で説明されているように、原子核に至るまでの大規模で利用可能なすべての空間を満たす電気機械モーメントを備えた非晶質の多形渦であり、原子核では 2 つの陽子と微小磁石を形成し、最終的に強い核力と弱い核力の原因となります。

A detailed analysis of the SAFIRE plasma data9 could provide further insights into the behavior of electrons in the electric field and explain the fusion of protons into whole atoms.

SAFIREプラズマデータの詳細な分析は、電場における電子の挙動についてさらなる洞察を提供し、陽子が原子全体に融合する過程を説明できる可能性があります。(^_^)