日記
電気抵抗の原因（ケーブル妄想５）
2018年12月04日
ケーブルによる音質変化について、妄想を続けます。
「電気抵抗が生ずる原因」については解明されており、その解説も、容易に探すことができます。ネットで検索するなら「超伝導」を絡めた語句で検索したほうが電気抵抗に関するわかりやすい解説が見つかると思います。超伝導現象を理解するためには電気抵抗が生じる機構を理解することが必要であるからです。
結晶格子のランダムな熱振動により正の電荷をもった金属イオンがランダムに振動し、それによって電圧の方向に加速しようとする自由電子の運動をランダムに乱すという機構が電気抵抗の原因とされています。そのほかに、不純物や格子欠陥による電子の散乱も電気抵抗の原因となりますが、常温の電線の場合は前者の熱振動が主要な原因となります。
こういった解説はたくさん書かれています。そのような解説を読むと話はここで完結したり、超伝導が起きる機構についての説明に続いたり、電気に関する別の解説に移ったりします。
ここで、私は、ケーブルの振動によってオーディオの音質が変化することを知っている者として、このような解説を読むと次のような疑問を感じます。
では、結晶格子（金属イオン）がランダムではなく、規則的に振動したらどうなるのか？
ケーブルが機械的に縦振動している状態とは、結晶格子が規則的にし移動している状態であり、振動すなわち音波であるため、結晶格子の振動波形は、ケーブルを伝わっている音の波形によって振動していることになります。これは電気的にはどういうことになるのでしょうか。
こう考えてくると、オームの法則などの電気に関する法則にも隠れた前提条件があるのではないかと思えてきます。
「電線等を構成する金属等の結晶格子はランダムな熱振動のみを行う」
という条件です。
まあ、もちろん裏付けのない話であってケーブルの機械的振動による結晶格子の規則的な運動など定量的には問題にならないのかもしれません。その意味では私の妄想の域を出ない話ではあります。
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よんまるさんこんばんは
いつも面白い考察ありがとうございます。
ところで自分からの意見なのですが、結晶つまり金属の格子振動はフォノンなどと呼ばれます。単位はeV(エレクトロンボルト)ですがつまりはジュールです。
そして何が言いたいかと言うと、常温での格子振動数はちゃんと計算しないとダメなんですが、エネルギーをプランク定数で割り算して、テラヘルツを優に超えてくると思います。
例えばペタヘルツに近い領域で格子全体を規則正しく振動させられたら、新しい物理というか新材料が作れるように思います。
人類は今のところ金属を絶対零度付近に冷やしたり、特別な格子構造を持つ材料を冷やす事でしか特別な(超伝導のような)現象を生み出せていませんが、外部から振動を加えて電気抵抗を自在に変化させられた、面白いと思います。今はそれは熱しかなく、そこにランダム性が発生してしまいますが！
byテナガザル at2018-12-06 22:27
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テナガザルさん こんばんは
私のつまらない妄想にレスいただきありがとうございます。
結晶格子の熱振動に相当するような振動を自由にコントロール出来たらいろんなことができそうですね。
私がここで問題提起したのは、可聴域付近、10Hz～100kHzあたりの規則的振動の影響を考える必要があるのではないかということです。ケーブルにおける可聴域付近の振動が電気的に影響するならば、それもまたケーブルで音が変わる要因になり得ると考えています。
byよんまる at2018-12-07 00:23
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