我々の身体は非常に多くの原子の連なりで構成されています。その原子ひとつひとつの結びつきに、電子と呼ばれるものが関わっています。電子ひとつの持つ性質のことを専門用語で「電荷」と呼びますが、それはエネルギーではなく、あくまでも属性にすぎません。電子はマイナスの属性を持っている。陽子はプラス。では、電気というエネルギーの正体はなんでしょうか?
電圧、というものがあります。高い電圧。低い電圧。この差によって、電気は移動します。8000Vのエベレストから、0Vの海辺へと流れていく。これが電気の正体です。電流というのはあくまで電子の動きそのもので、エネルギーはその電子によって敷かれた道の上を旅していく風のようなものなのです。二つは別物。これが重要です。
それでは、先ほどの電荷が、この旅にどう関係するのでしょうか?
電荷とは属性です。電子にはマイナスの属性がありました。電圧による高低差が発生している状態のことを専門用語で「電場」と呼びますが、それは電気的に中性の光子のようなものには作用しません。光子は電場には入りたくても入れないのです。なぜか。それは入場チケットを持っていないからです。この入場チケットが属性なのです。物理の世界でよく「場」という言葉が登場しますが、おのおのの場には、それぞれの入場チケットがあります。電子についていえば、それは電場に入るためのマイナスの属性を持っている、というわけです。その属性は、宇宙が誕生した瞬間に付されてしまったわけですが。
この入場チケット、じつはちょっと怖い機能があるのです。それは対応する場があると強制的に入場させられてしまうというものです。たとえはあまりよくありませんが、犯罪を犯したものが刑務所へ入れられるような感じです。電子の場合でいえば、電圧の差が生じている(静止した)場に近づくと、その影響から逃げられなくなる。専門用語で「クーロン力」というものが働くからです。属性を持つのも良し悪しですね。
それでは、そもそもエネルギーとはなんなのでしょうか?
これが本当にむずかしい。電気エネルギーに関していえば、それは位置エネルギーに似ています。電圧の差を専門用語で「電位差」と呼びますが、電位差のある電場には、さっきのエベレストと海辺のたとえのように起伏が生じています。そこをエネルギーが流れて旅をしていきます。このとき、電子の流れである電流は、中学の理科でならった「抵抗」によって流れをせき止められます。するとそこに熱が生じます。電流の停滞によって影響を受けたエネルギーが熱に変わるのです。するとどうなるか? 「電圧降下」という現象が起きます。熱エネルギーの消費によって電位差が減り、起伏がだんだん平らに整えられて、やがてすべてが平野となる。物理現象は安定したがるのです。これが電気エネルギーの正体です。位置エネルギーというのはあくまで比喩であり、その実体は、起伏をならす復元力(レジリエンス)というわけです。
ポイントは、エネルギーはすぐにその形態を変えてしまう、という点です。変幻自在なのです。もちろん、場の影響を受けて変遷していくのですが。自分のイメージとしては、バッハの変奏曲ですね。『ゴールドベルグ変奏曲』のように、同じ素材が延々とかたちを変え、やがて元の姿にかえる。すべてはエネルギーの変奏というわけです。
エネルギーのことを語る
