摩擦の物理の再考【揺動散逸定理とか熱雑音とかデコヒーレンスとか】

こんにちはコウジです。
「摩擦の物理」の原稿を改訂します。

今回の改定点はリンク切れ情報の改定です。
また、細かい文章も再考しています。しっかり正確に。
そして沢山意図が伝わるように努めます。

摩擦の歴史

摩擦の歴史は古いです。古代から続くモデルとして
熱さの発生と凹凸のある表面での摩擦面での微小な
部分の変形を考えていったのです。その後、
ニュートンによる力の定式化や、熱力学での
熱とエネルギーの相互の定式化が進み
一定の定式化と応用がされていきました。

揺動散逸定理

アインシュタインが1905年の革新的な
論文ラッシュの中でブラウン運動を定式化
していき静止した液体中での粒子の不規則な
運動が摩擦として働く運動を定式化しました。
具体的には
D を粒子の拡散係数、μ を移動度とした時の関係を
しめします。ここでのμは外力F に対する粒子の終端ドリフト速度 v_d
 の比 μ = v_d/F として表現されています。この時、

D = μｋＢＴ となります。

熱雑音

アインシュタインより少し後の時代、
情報理論でナイキストの定理として知られている
法則を確立したナイキストが自由電子の不規則な運動
に対して熱がどう関わるかを定式化しました。
電流が無い場合に自由電子が雑音として作用して
静電圧に対して、その二乗平均電圧 ⟨V ²⟩ が考察できます。
更に電気抵抗 R 、と上記のボルツマン定数、温度との関係として

＜V＾２＞ ＝ ４R KBTΔV

デコヒーレンス

量子的エンタングルメントを実現している状態が
壊れていく様子も今後議論されていくと思われます。

量子力学的な観点から原子の挙動を考えたら
必然的に統計的な.見方をすることになり
エントロピーの概念が出てきます。時間の経過と共に
波束が広がり量子的な「つながり」は消えていきます。
その時に、
同時にエントロピーは増大するのでしょうか。

〆

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2023/07/23_初回投稿
2024/11/07‗改訂投稿

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