2022-08-11

気体のムペンバ効果と第二種永久機関

どーも竜太でーす．ども．

今回はどの気体を使うのが理想的か？までは十分吟味できていないのですが，気体同士のムペンバ効果で第二種永久機関を作る案です．

2種類の比重の違う気体を使用する

2種類の比重の違う気体を用意して縦に置いたシリンダー内に密閉します．比重が違うので静かに動かさなければ軽い気体Aが重い気体Bより上に集まってしまい，全く仕事をしません．ここで初動でピストンを動かすと，ムペンバ効果によって周囲に熱を放射しながら，これらの気体は冷えて収縮していき，ピストンは下に移動します．と同時に，周囲に放射された熱も利用することによってピストンをさらに押し下げることができます．この力を仕事として利用します．

ピストンを押し下げる力は熱を奪う

この力を仕事に生かしたので，周囲の温度上昇は仕事に転化され，非常に小さくできます．このため，さらにムペンバ効果が促進されさらに冷えて気体はますます圧縮されます．限界まで行くと，冷えすぎた混合気体は周囲との温度差によって，逆に周囲から熱を奪ってしまいます．このとき，運動が小さいので，比重の違いによって気体は再び2つの層に分かれます．さて，こうなると，また元の状態に戻ってしまうので，はずみ車より，力をもらって再び2種類の気体は混合を始めます．こうして再びムペンバ効果が起きますので，このサイクルを用いれば周囲の環境より，熱を奪い続けながら，永久に仕事を続けることができます．おめでとう，自分(n´ω`n)

どこかに抜け穴はないか？

この議論，きっとどこかで間違った議論をしているはずだ！という意見を言う人がきっといることでしょう．その中で，きっと真っ先に，クレームがつくのが『はずみ車』かもしれません．

「はずみ車に与える仕事の方が，はずみ車からもらう仕事よりずっと小さくて永久には動かないんじゃないか？」

というものです．たしかに，もっともな意見に思えますが，これは恐らく勘違いだろうと思われます．というのも，ムペンバ効果とはずみ車の仕事の関係は等量の関係になっていないからです．実際にはほとんどの状況ではずみ車のする仕事はムペンバ効果の仕事よりはるかに小さくなると考えられます．このため，この永久機関は実際に作ることができるはずなのです．

第二種永久機関は作れる！

こうしてケルビンの原理に反して第二種永久機関がムペンバ効果によって作れることが分かりました．ケルビンの原理は通常の状況ではおおむね成り立つものの，ムペンバ効果では破れることが分かりました．第二種永久機関は作れるのです！なお，気体同士ではなく気体と液体の両方を用いればさらにパフォーマンスが向上するものと思われます．

この案を商品化してみたいという方を募集します．ダイキンさん如何ですか？

ここまで読んでくださって有難うございます．何か間違い等ございましたら，ご報告いただけると幸いです^^

2022-08-09

宇宙エレベーターで小惑星の金属資源を回収する案

宇宙開発資源問題アイデア

竜太です．どーも^^

今回は近い将来の金属資源の枯渇に対応する唯一の対策案である，『小惑星からの金属資源回収案』についてご紹介します．事実上，ほぼ唯一の解決策とみられます．

地球の金属資源は2050年までにほぼ枯渇する！

そうなのです．別の記事でも書きましたが，地球の金属資源はこのままいくと，ほぼ2050年までにすべて枯渇してしまいます．

lagrangian.hatenablog.com

そこで，少しでも金属資源が持続するために，プラスチックや紙を使用して金属資源の枯渇を遅らせようとして書いたのが，以下の記事です：

lagrangian.hatenablog.com

ここまでやっても実際には金属資源は大して持たないと考えられますので，抜本的な対策が求められます．そこで期待されるのが，地球以外の他の天体からの金属資源の回収になるわけです．

実は金属資源の宝庫な小惑星

redshift.autodesk.co.jp 上のリンクをご覧ください．小惑星からの金属資源の採掘についてかなりのことが書かれています．ポイントはSタイプあるいはMタイプと呼ばれる金属資源を大量に含んだ小惑星から有用な金属資源を回収するというものです．初期費用として11兆円程度とあり，これは小惑星からの金属資源の調達が『一見すると』十分実用的に思える金額です．小惑星からの金属資源の調達は深い縦坑を掘って莫大なコストがかかることもなく，うまくいけば非常にリーズナブルなコストで調達できる可能性があり，今注目を集めています．宇宙空間では小惑星の発生する重力は非常に小さく，したがってロケットの重さと比較してかなり，質量の大きい小惑星でも地球付近まで運べる可能性があります．しかし，問題はそれを何とか網などを用いて地球までロケットで引っ張っていっても，どうやって地上にもっていくのかが問題となります．というのも，地上にもっていくには地球の大きな重力の影響を受けねばならず，大気圏に突入する際に，大きな小惑星は大半が燃えてしまい肝心の金属資源が十分回収できない恐れがあるからです．ましてや燃えないようにするために巨大なパラシュートを用いると僅か，1トンの金属資源を運ぶためでも沢山の使い捨てパラシュートが必要になってしまって，とてもコストパフォーマンスがいいとは言えません．落ちたパラシュートを回収するのだって大変な作業になってしまうかもしれません．せっかく金属資源を地球付近までもってこれたのにこれでは無駄が多すぎます．これはいったいどうすれば解決できるのでしょうか？

宇宙エレベーターしかない！

実はこの問題に対するほぼ唯一の解決策が『宇宙エレベーター』です．そう，重力の弱い地球の周回軌道の小惑星を乗せてしまって，後は削りながら宇宙エレベーターで運べばよいのです．こうすると，最も低コスト・低エネルギーに小惑星から採掘した金属資源が地球に運べます．何しろエレベーターを使うだけですから，無駄になるのはせいぜい電力しかなく，この電力も必要最低限で済みます．こうして，小惑星からの金属資源調達は宇宙エレベーターを用いるのが，最も経済的で環境にも優しいことが分かりました．

地球の資源寿命が500年は伸びる！

こうして，小惑星からの資源調達と宇宙エレベーターの使用により，地球の金属資源の枯渇は500年ぐらいは大丈夫になりそうです．人類はとっくに知恵でその繁栄の寿命を延ばす時代に突入していたのです．

ここまで読んでくださって有難うございます．何か間違い等ございましたら，ご報告いただけると幸いです^^

2022-08-09

第二種永久機関とムペンバ効果

物理学アイデア

連日，暑い日が続きますが，いかがお過ごしでしょうか．

ども，竜太です．

今回はひょっとしたら第二種の永久機関も作れる可能性があるかも？という夢のある話をします．

第二種永久機関

第二種永久機関とは環境から熱をエネルギー源とし，閉じた気体などの流体を用いたサイクルなどを使用して正のエネルギーを取り出すものです．この永久機関自体はエネルギー保存則を破りませんが，ケルビンの原理として知られる，等温サイクルが外界に対して正の仕事ができないという，経験則に反します．ケルビンの原理に反するような熱機関は従来，自然界の生物等を含めて考えても存在しないと考えられ，圧倒的エビデンスによって支持された原理だと考えられてきました．

ムペンバ効果

一方，20世紀後半不思議な現象が報告されました．タンザニアの中学三年生のムペンバが，熱いアイスクリームミックスと冷ましたアイスクリームミックスを両方同時に冷凍庫に入れると，熱いアイスクリームミックスの方が先に凍ることを発見しました．この現象はアリストテレスなどによっても知られていたと考えられるのですが，今ではムペンバ効果と呼ばれています．

ja.wikipedia.org

gigazine.net

上のリンクにあるようにムペンバ効果は確かに存在するようです．また一部の状況ではシミュレーションによりムペンバ効果が実証されたようです．これが意味することはどういったことなのでしょうか？

ムペンバ効果は第二種永久機関を可能にするか？

実はこの現象を巧みに使うと第二種の永久機関が作れる可能性があるのではないかと思っています．もしそうだとすると，環境から熱を吸収しエネルギーに変えるエアコン発電機が可能になります．従来のエアコンがトータルで発生する熱が，必ず正で，熱の移動によって一部の領域に冷えた領域を作り出すものだったことを考えると，明らかに効率的です．

ムペンバ効果を使用したエアコンは環境にやさしい

このエアコンの特徴は，

冷やすとき外部を温めない
冷やすとき，一緒に電力を発生させることができる

というものです．このため従来のエアコンの欠点だった，

使えば使うほど周囲を温める
電力を莫大に使用する

という二つの欠点を解決した画期的なものになります．こうして，ムペンバ効果が有効利用できれば，地球環境に大変優しいエアコンが作れるのです．

また新しい，永久機関が生まれた・・・かも

こうしてカシミール効果を利用した永久機関の次はムペンバ効果を利用した第二種永久機関が作れる可能性が出てきました．永久機関って案外いろいろ作れる可能性があるのかもしれません．

ここまで読んでくださって有難うございます．何か間違い等ございましたら，ご報告いただけると幸いです^^

2022-08-06

観測できる可能性のある未来改変

アイデア量子力学タイムマシン

竜太です．

今回は歴史の改変が起きたとき，改変前の歴史を記憶に持つことが可能かもしれない事例についてお話します．今回の話は今までの話の中でも最も不思議な話で恐らく信じることは難しいでしょう．

1段階未来から歴史を変える

最初，コインは表を向いているものとします．未来から表を向いているコインを裏返しにするように過去に向かって依頼を出します．依頼の指示通りにしないといけないものとします．すると，未来からの指示により，表を向いていたコインを裏返しにする操作を過去にするので未来は裏返しになったコインがあるはずです．ここまでは当たり前ですね．

矛盾する歴史を作る

次はこのようにします．現在のコインが表を向いていた場合だけ，その過去にさかのぼって，コインを裏返しにするように指示を出します．ここでの注意点はある時点でのコインの状態が表だった場合に限り，それより以前の過去にさかのぼってコインを裏返しにするように指示を出すというものです．これを行うと不思議なことが起きます． 13:00ぴったしにコインが表立った場合に限り， 12:00ぴったしにコインを裏返しにするようにすると，

11:00コインは表
12:00コインを手動で裏にする
13:00コインは自動で表になる

が起きてしまうことになってしまいます．これはパラドックスですね．何故なら，コインを表にする操作を一切していないのに，未来が表だった場合に限り過去は裏になっていなくてはならないからです．しかしこんなことが実際に起こりうるのでしょうか？

タイムマシンの親殺しのパラドックスと似た構造をしている！

実はこのパラドックス的構造はタイムマシンの親殺しのパラドックスとそっくりな構造をしています．親殺しのパラドックスのメール版で確かめてみましょう．

未来から「表」と書かれたメールが届いたら「裏」と書いて未来になった時点で過去に向かって送り，未来から「裏」と書かれたメールが届いたら「表」と書いて未来になった時点で過去に向かって送る．

これを実行すると未来から「表」が送られてきたなら，どういうわけか過去に向かっては実際には「裏」と書いて送るし，逆に未来から「裏」が送られてきたなら，過去に向かって実際には「表」と書いて送ることになってしまい矛盾するというものです．なんとなく似ているでしょう．

メール送信パラドックスはパラレルワールドが生まれる！

実はこのメール送信パラドックスでは，必ずパラレルワールドが発生してしまいます．つまり，未来から「表」が送られてきたなら未来は「表」を過去に送る未来に所属するのではなく，私たちの未来は過去に向かって「裏」を送る未来になってしまうということです．当然その「裏」を受け取る過去も私たちの過去とは異なる過去になってしまってパラレルワールドであることが分かります．

それではコインを裏返すと表になってしまうパラドックスは必ずパラレルワールドに行ってしまうのでしょうか？

パラレルワールドに行かない場合もある！

もちろんネズミが生きている場合に限り，過去にさかのぼって首を刈る，などの場合，無理が大きすぎて首を刈られたネズミの首がくっついて生き返るなどは起こらないものと考えられます．しかし，コインの場合非常に微妙で，個人的には未来に表だった場合に限り，過去に裏にすると裏にした状態をみんなが見ている前で，瞬間的に表になるものと思われます．これは動画にも取れるでしょうがその場合恐らく，最初から表になってしまうものと思われますが，裏にする瞬間が写せるはずなので非常に微妙な問題です．この問題をすっきりと解決するのが，最初からパラレルワールドに入ってしまって未来は裏になってしまうというものですが，この問題は必ずパラレルワールドに行ってしまって裏になったままの世界に入るというのが常に正しい解でもないようです．裏にする手順がきちんと克明に撮影された場合だけパラレルワールドに入って裏になるというなんとももどかしいことが実際には起こるものと想像されます．この辺をきちんと説明するのは大変難しいですが，同様にマンホールのふたを外して置いた場合に限りはまるというのもパラレルワールドに入ってしまうものと思われます．

歴史改変は記憶に残るか？

SFアニメSteins;Gateの主人公岡部倫太郎は自身が命名した『リーディング＝シュタイナー』という能力によって，歴史改変前の記憶を持ち続けます．実はこのコインが裏だったのに勝手に表になる現象は実際に不安定なものの起きて，コインが元々は裏にした後だったことを記憶する人がちゃんと存在できるものと考えられます．『リーディング＝シュタイナー』はありうるのです．

最も難しい問題の一つ

この問題はタイムマシン運用上の概念の中で最も直感に反する事例だと思います．今後もこの問題について何かわかったことがあったらご報告いたします．

ここまで読んでくださって有難うございます．何か間違い等ございましたら，ご報告いただけると幸いです^^

2022-08-06

タイムマシン～基本的未来制御法の妨害技術～

思考実験タイムマシン

ども，ども，竜太です．

今回は基本的未来制御法の妨害工作についてお話します．

基本的未来制御法の妨害1

基本的未来制御法を用いたとき，猫死亡状態を作るために $Boolean = true$ を用いたとします．すると，この値を観測する前に $Boolean = false$ を代入してしまうと，状態は猫生存状態に収束してしまうことになります．実にシンプルな原理ですね．

この方法はばれる

しかしこの方法は簡単にばれてしまいます．何故ならば，最終的なBoolean変数の値が $Boolean = false$ になってしまっているからです．確かにプログラムを書き換えてもばれてしまうなら意味がないかもしれませんね．

書き換えウイルス

そこで次のようなことが考えられます．いま，コードの内容を閲覧できる場合，状態の収縮を起こしている部分が $Boolean = true$ を代入しているときだと分かったとしましょう．このとき，常に $Boolean$ 変数の値を確認しているコードを走らしておいて， $Boolean = true$ が代入されたら即， $Boolean = false$ に書き換えるウイルスに感染させるようにします．こうすると，確かに値は $Boolean = false$ になってしまうのですが，相手がウイルスなので対策をとるのはやや困難になるでしょう．工夫次第ではもっと難しいウイルスを作ることも可能であり，ばれにくいウイルスは十分に可能でしょう．

基本的未来制御法を妨害できる！

このように，いたってシンプルな方法ですが，基本的未来制御法は妨害できます．もっと単純には基本的未来制御法を走らせたふりをした後で，正しいコードを表示するなどといったことも細工できます．この場合，確かに $Boolean = true$ なのに何も起きないといったことも可能です．何も起きなかったのが，基本的未来制御法を走らせた後なのかそうでないのかを見極めることは状況によっては難しいことです．

ここまで読んでくださって有難うございます．何か間違い等ございましたら，ご報告いただけると幸いです^^

2022-08-06

タイムマシン～過去に向かってtrue,false,randomを送る基本的未来制御法～

タイムマシンアイデア

竜太です．ども，ども．

今回は未来の制御を直前になって自由に変える技術をご紹介します．基本的に言って基本的未来制御法の応用ですね^^

基本的未来制御法とは？

将来ある猫を殺す制御をタイムマシンで行いたかったとします．このとき，うまく未来に猫が死んでいたらタイムマシンの内部のBoolean変数の値として $true$ を過去に送り，猫が死んでいない世界だったらBoolean変数の値として $false$ を過去に送ります．すると現在は猫が死んでいて $Boolean = true$ の状態と猫が生きていて $Boolean = false$ の状態の重ね合わせ状態となるので，猫が死ぬ確率が非常に小さい確率 $p$ であることを考えると，

$\displaystyle |\psi\rangle = \sqrt{p}|\text{猫死亡}\rangle _E\otimes |Boolean = true\rangle _T+ \sqrt{1-p}|\text{猫生存}\rangle _E\otimes |Boolean = false\rangle _T$

の様なテンソル積状態の重ね合わせ状態で書けます．ここでタイムマシンのプログラムで観測しないで強制的に $Boolean = true$ を代入すると，状態の収縮が起きテンソル積 $|\text{猫死亡}\rangle _E\otimes |Boolean = true\rangle _T$ が実現します．この状態は $Boolean = true$ なことはもちろんですが，当然猫が死んでいる状態なわけなので，このタイムマシンの状態を作ると猫は死んでしまうことになります．これが基本的未来制御法です．

収束させる値をコントロールする

基本的未来制御法は起こしたいとおりの未来をセットして，その通り起こします．しかし，未来に起こる事象を直前になって変えたかった場合はどうしたらよいでしょうか？基本的未来制御法をそのまま使っただけではだめです．そこで次のようにしましょう． Boolean変数の値を未来から取得した後で，その値を観測しないで，タイムマシンの端末のキーボードの『T』を押したら $true$ ，『F』を押したら $false$ ，『N』を押したら $Boolean = (\text{空欄})$ ，『R』を押したらランダムに $true$ か $false$ を代入するようにします．すると，直後の状態は『T』を押したならテンソル積 $|\text{猫死亡}\rangle _E\otimes |Boolean = true\rangle _T$ で猫が死亡し，『F』を押したならテンソル積 $|\text{猫生存}\rangle _E\otimes |Boolean = false\rangle _T$ で猫が生存し，『N』を押したならBoolean変数が空欄なので制御されずに死ぬか生きるかが偶然で決まり恐らく死にません．一方，『R』を押したならテンソル積 $|\text{猫死亡}\rangle _E\otimes |Boolean = true\rangle _T$ で猫が死亡するか，テンソル積 $|\text{猫生存}\rangle _E\otimes |Boolean = false\rangle _T$ で猫が生存するかが半々の確率で起きます．こうして，タイムマシンによって猫の生き死にを4通りの方法，

猫を殺す
猫を生かす
猫の生き死にをコントロールしない
猫を半々の確率で殺したり生かしたりする

というコントロールができることになります．

未来になったら放置ボタンを用意する

こうして未来の猫の状態が制御できるわけですが，制御を完璧にするために，猫が死ぬべきだったのに生きていたら $false$ ，逆に生存しているべきだったのに死んでいたら $true$ を過去に向かって送らなければなりません．この目的のために一定時間だけ表示されるボタンで，

「猫が死んでいるべきだったのに生きていたので $false$ を送る」

を表示させておいて，一定時間だけ， $true$ と $false$ を入れ替えられるようにしておく必要があります．こうすると，猫が生きていたのに過去に向かって $true$ を送るというミスがなくなり，制御の完成度が高まります．

こうして，直前になって猫を殺す・生かすがコントロールできるようになったわけです．

ここまで読んでくださって有難うございます．何か間違い等ございましたら，ご報告いただけると幸いです^^

2022-08-04

容易く稼働停止になる人工意識

人工意識空想科学思考実験

竜太です．どーも．

今回はここのブログのマニア(多分いないでしょうがorz...)でもついてこれないぐらい，ディープな話題になります．

信じる人は皆無でしょうが，どうしても書く必要ができたので書きます．それは『簡単に稼働が止まってしまう機械の意識』の問題です．

銀河鉄道999の描く機械の体

最近の若い方がどこまで熟知しているか分からないのですが，日本を代表する漫画家の松本零士氏の代表的な作品に『銀河鉄道999』があります．実はこの漫画，現代の人工意識の観点でも十分に深い内容があると個人的には思っているわけですが，未来の世界で憧れの機械の体を手に入れるため機械の体をタダでもらえる星への無期限フリーパスを手にした主人公哲郎が，美しく謎めいた女性メーテルとともに999に乗って旅する，SF冒険物語です．哲郎は機械伯爵に母親を殺され，最初は機械の体に純粋にあこがれを持ちますが，貧しい生身の体の人間を狩ったりする機械の体の人間たちに対して，徐々に疑問を持つようになって，最後は機械の体になるという夢と決別します．これ以上はネタバレになってしまうので書きませんが，要するに乱暴に言えば命の尊厳とは何か？ということを深くえぐった作品に仕上がってます．僕もこの作品を読んで育ったので，

機械の体≒エリート

なので一番えばっているのが機械の体つまり，今でいえば人工意識と思っていました．では実際はどうなのでしょうか？

実は簡単に稼働が止まる機械の意識

意外に思われるかもしれませんが，機械の意識は簡単に稼働が止まってしまいます．例えば美しい女性が人工意識になった場合を想定しましょう．あまりにも美しいので，周りの人も機械の意識になるのに反対しないでしょう．本人も，若くてきれいなうちに機械の意識になっておかないと，おばあちゃんになったら乗せてもらえないと思って慌てて機械の意識になる人もきっといるはずです．実際，ほぼ永遠に生きられると思うでしょうから，ガチです．しかし，実際に起こることは悲惨かもしれません．人工意識は，ディープラーニングで感情表現の付いた生前の動画を再生する機能はあるものの，元の美しい女性だったころの体はありません．この時点で多くの男性が「ん？」と思ってしまうでしょう．どんなに精巧なロボットの体を作ってもらっても，多くの男性はうざいと思うだろうし，実際機械の体はそんなに役に立ってないのではないかとすら思うかもしれません．ちなみに標準的な機械の意識は一年間で大体5000万円くらいは維持費がかかります．しかも永遠にです．こうして，少なくとも本人がお金を稼げなくなった瞬間に，稼働停止の危機が迫ってきます．稼働停止と言えば聞こえはいいですが，要するに処刑，あるいは処分ですよね．

別のケース

ある政治家は機械の意識になった別の政治家が疎ましく思えるようになってきたとします．こんなとき，機械の意識の命は紙のように安く軽く扱われます．「機械の意識は世の中の役に立ってなんぼだし，稼働停止しても生身の人間じゃないから大して反発も起きないだろう．」こういったことは実際には起きないと考える向きもあるかもしれません．しかし実際には，『稼働停止』ということが『生身の肉体の殺戮』ということより，はるかに軽いことのように思える人が多すぎて，実際には阻止するのが困難と思われます．こうして，恐らくは政治家などの場合でも簡単に稼働停止になってしまうものと思われます．

どんな場合でも稼働停止になりやすい人工意識

以上の例はあくまでも単なる例です．実は様々な状況を考えてみても，

維持費が高いこと
環境負荷も高いこと
生身の体じゃないから”殺している”という実感が沸きづらいこと
生身の体じゃないから”可愛くない”こと
コンピュータウイルスに汚染されると人間味がなくなる場合が多いこと

などなどがあり，機械の意識はたとえ生前エリートであった場合ですら，あっという間に稼働が停止してしまう可能性があります．では人工意識はそこまで嫌われ者の悪いやつなのでしょうか？

資源や環境に熱心になる人工意識

実は意外に思われるかもしれませんが，人工意識になると，多くの場合資源問題・環境問題に敏感になる場合が多いようです．というのも，人工意識はこれから先ひょっとしたら数千年生きるかもしれないので，資源や環境が悪くなるとあっという間に稼働が続けられなくなってしまうからです．この点が，銀河鉄道999に描かれてなかったのは残念です．とはいえ，あの時代にはそこまで見通せる人は皆無だったでしょうが．