原子爆弾と逆2乗の法則

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原子爆弾と逆2乗の法則の違い

原子爆弾 vs. 逆2乗の法則

長崎に投下された原子爆弾のキノコ雲1945年8月9日 広島型原爆（リトルボーイ）による被害者の一人。（1945年10月。日本赤十字病院において） 原子爆弾（げんしばくだん、原爆、atomic bomb）は、ウランやプルトニウムなどの元素の原子核が起こす核分裂反応を使用した核爆弾で、初めて実用化された核兵器でもある。原子爆弾は、核爆発装置に含まれる。水素爆弾を含めて「原水爆」とも呼ばれる。 核兵器は通常兵器と比較して威力が極めて大きいため、大量破壊兵器として核不拡散条約や部分的核実験禁止条約などで規制されており、核廃絶を求める主張もある。. この図はどのように法則が適用されるかを表している。赤い線は発生源 S から放射される流束を表している。流束の線の数の合計は距離に対して一定であり、また源 S の強度に依存する。流束線の密度が大きいのは強い場であることを意味している。流束の密度は源からの距離の 2 乗に反比例する。それは球面の面積が半径の 2 乗に比例して増加するためである。それゆえ場の力の強さは、源からの距離の 2 乗に反比例する。 逆2乗の法則（ぎゃくにじょうのほうそく、inverse square law）とは、物理量の大きさがその発生源からの距離の 2 乗に反比例する、という法則である。逆 2 乗とは 2 乗の逆数のことであり、この法則はしばしば、ある物理量の大きさがその発生源からの距離の逆 2 乗に比例する、という形でも述べられる。逆2乗の法則はしばしば短縮して逆2乗則とも呼ばれる。 逆2乗の法則は冪乗則の一種であり、様々な物理現象の中に見出すことができる。以下の節では自然科学と物理学の歴史の中で特に重要な例について述べる。逆2乗の法則の発見により、物理学者は何らかの変化を認めたとき、その発生源と発生源との距離の関係を調べ、それらが逆2乗の法則に当てはまるかどうかに関心を持つようになった。 逆2乗の法則が成り立つこと、特に指数が 2 であることには、我々のいる空間が 3 次元であり等方的であることと密接に関係している。空間の各点で測定できる物理量について、それがある発生源から生じる流体のようなものと見なせる場合、発生源から偏りなく流出する物質からの類推により、発生源を囲む球面を通過する物質の量は、球面の大きさによらず一定であると考えることができる。したがって球面を通過する物質の密度は球面の面積に反比例して小さくなる。発生源が球殻の中心にあるとすれば、球面の大きさは発生源から球面までの距離の 2 乗に比例するから、球面を通過する物質の密度は球面と発生源の距離の 2 乗に反比例する。 逆2乗の法則が成り立つことは、発生源の形状に強く依存している。逆2乗の法則が成り立つのは発生源が点や真球と見なせる場合であり、例えば棒状の光源に対しては逆2乗の法則は成り立たない。一般には、発生源の細かな構造を無視できる程度の距離においてのみ、より具体的には発生源の大きさに比べて非常に遠距離の領域で逆2乗の法則が成り立つ。 逆2乗の法則が成り立つのは大抵、ある一つの発生源に注目した場合である。たとえば異なる天体の表面重力を比較する際には注意が必要である。構成物質の似通った天体同士では表面重力の大きさは天体の半径に対する逆 2 乗則に従わず、自転による遠心力の影響を除けば、表面重力の大きさは半径に概ね比例する。これは、重力の大きさが天体の質量に比例し、同程度の密度を持つ天体の質量を比較すると、天体の質量は天体の体積に比例するためである。.

引力と斥力

引力（いんりょく、attraction）または誘引力とは、2つの物体の間に働く相互作用のうち、引き合う（互いを近付けようとする）力のこと。一方、斥力（せきりょく、repulsion）または反発力とは、同様に2つの物体の間に働く相互作用であるが、反発し合う、すなわち互いを遠ざけようとする力のこと。 現在、物理学においては4つの基本的な力が考えられている。 そのうちのひとつ、電磁力（静電力と磁力）には引力と斥力の両方が存在する。電気と磁気にはそれぞれ2つの極性があり（電気では正と負、磁気でも正負と言うがN極とS極と言うこともある）、同じ極性同士には斥力が働き、異なる極性同士には引力が働く。 このように、引力と斥力の違いは単なる符号の違いといえる。 一方で、これもまた4つの力のうちのひとつである重力（万有引力）は、引力だけが確認されており、斥力としての重力は確認されていない。 また、特殊な場合として、パウリの排他律はある種の2つの物理的存在（フェルミオン）が同時にひとつの場所を占めることができない(正確にはひとつの状態を取り得ない)という法則であり、このためこの種の存在が非常に接近したとき非常に強力な斥力が発生するとみなすことができる。この場合は斥力だけであり、対応する引力は存在しない。.

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電磁気学

電磁気学（でんじきがく、）は、物理学の分野の1つであり、電気と磁気に関する現象を扱う学問である。工学分野では、電気磁気学と呼ばれることもある。.

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