(57)【要約】【課題】素材の形状のみをもって大気熱を推進力に変え、無燃料で浮上する技術を提案すること。【解決手段】二重スリットとスクリーンで構成された系に、空気を構成する酸素や窒素などの分子（以下、空気分子）が入射すると、ド・ブロイ波の波動性により、回折と干渉の効果が観測される。そして、系が小さい程この効果は顕著である。そこで、二重スリットとスクリーンを棒等で連結した微小な系を大気中に配す。すると、空気分子の入射方向が、スリットを入射後、スクリーンに一回ぶつかってスリットから出てくるような方向でも、回折や干渉の効果が影響する。つまり、入射後に再度スリットから出てくるとは限らず、例えばスリットとスクリーンの間に排気部があれば、この排気部から出て行く可能性がある。これは、古典的描像の下に成立していた大気圧の等方性が、量子論的描像の下に崩れていることを意味する。この崩れにより、斯かる系には推進力が作用する。【選択図】図１
2010019264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質のド・ブロイ波の波動性を利用した推進方法であって、
対象の系を包み込む媒体の構成分子が呈すド・ブロイ波の波動性によって、
系に作用する正味の圧力の作用を古典物理学的描像から乖離させ、
当該の乖離の効果を推進力として取り出す方法。
【請求項２】
ド・ブロイ波の波動的性質は、干渉および回折であるような、請求項１記載の推進方法。
【請求項３】
前記の系の形状は、期待する推進力の方向と垂直な面で系を半分に切った際に、当該の面に関して系が非対称であることを特徴とする、
請求項１または請求項２記載の推進方法。
【請求項４】
請求項３記載の推進方法において、系の形状的特徴が微視的構造によってもたらされることを特徴とし、
これによって前記の媒体のド・ブロイ波の波動性を強く現出させる推進方法。
【請求項５】
請求項４記載の微視的構造とは、前記の媒体の平均自由行程のオーダーであることを特徴とする、推進方法。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか一項記載の推進方法であって、
系の表面に、系に向かって開いたスリットもしくは穴を開き、
当該のスリットもしくは穴から一定の距離を隔てた箇所に排気部を配したことを特徴とする、推進方法。
【請求項７】
請求項６記載の推進方法であって、複数のスリットもしくは穴を並べて配したことを特徴とする、推進方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項記載の推進方法において、
系を包み込む媒体とは、大気であることを特徴とする、推進方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項記載の推進方法であって、
系の形状を変化させることによって媒体が呈すド・ブロイ波の波動性による効果を増減し、
これによって推進力の強弱と向きを制御することを特徴とする、推進方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の形状的特徴を有する推進方法において、
系に取り付けられたスリットもしくは穴から系までの距離を変動できるようにすることによって
請求項９記載の推進方法を実現する、推進方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の形状的特徴を有する推進方法において、
系に取り付けられたスリットもしくは穴の幾何学的形状や面積を変動できるようにすることによって
請求項９記載の推進方法を実現する、推進方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項記載の推進方法であって、
系と周囲の媒体を含めた一帯の温度と圧力を調節することによって推進力の強弱と向きを制御することを特徴とする、推進方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項記載の推進方法であって、
系に電磁的性質を持たせ、これによって前記媒体が従うべきシュレンディンガー方程式のポテンシャル項の寄与を大きくし、
推進力の強弱と向きを制御する方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項記載の推進方法において、
前記の系を多数集積することによって推進力を増大させることを特徴とする、推進方法。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項記載の推進方法において、
前記の系を複数用意して連結し、それらの向きを調整することによって全体の推進力の強弱と向きを制御する、推進方法。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１項記載の推進方法を実現する、推進装置。
【請求項１７】
請求項１から１５のいずれか１項記載の推進方法を用いたことを特徴とする、空中の定位置にとどまる空中浮上体。
【請求項１８】
請求項１から１５のいずれか１項記載の推進方法を実現する、移動設備。
【請求項１９】
請求項１から１５のいずれか１項記載の推進方法を実現する、軌道エレベータ。
【請求項２０】
請求項１から１５のいずれか１項記載の推進方法を用いることにより、
大気熱を重力の位置エネルギーに変換し、さらに当該の位置エネルギーを電力に変えることによって発電することを特徴とする、発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、推進方法に関し、より詳細には、物質波（ド・ブロイ波）の性質を利用して、物体に非等方的な圧力を生ぜしめる技術に関する。本発明はまた、前記推進方法を用いた推進装置に関し、特に大気中で大気熱を高効率に推進力に変え、かつ、原理的には、大気熱のみで機能する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在知られる主な推進力には、自動車などで用いられるエンジン、蒸気機関、リニアモーターカーなどで用いられる磁力、プロペラやスクリューを用いた上昇手段がある。また、熱することで大気中に温度差を発生させ、これに伴って生ずる圧力差を利用して上昇する気球、大気の主成分よりもヘリウムガスの密度が小さいことを利用して浮力を生じ、上昇する飛行船などがある。飛行機は、翼の上下で流体（＝大気）に圧力差を生じさせ、重力に逆らって重量を支える。特殊な推進方法として、イオンやプラズマ粒子などの帯電粒子を磁場によって加速させ、その反作用で推進するイオンエンジンやプラズマエンジンがある。また、光波の粒子性によってもたらされる運動量を推進力として用いるレーザー推進等がある。
【０００３】
上記の各推進方法のうち、レーザー推進以外の方法は、推進力の源泉となるエネルギーは、推進体が自ら供給しなければならない。これゆえ、得られる推進力は搭載する燃料（供給される電力等を含む）に比例する。このような燃料の使用は、地球温暖化や大気汚染をもたらす。レーザー推進も、基点に設置されたレーザー源から推進体にレーザーを照射しなければならず、電力消費が大きい。
【０００４】
また、従来の推進力にあっては、大気圏内において、空中の定位置に長時間留まるための実用的な技術が無い。故に、住居や社会インフラ等は未だ地上を基盤とし、土地問題や、自動車渋滞などの問題があった。さらに、人類は、常に地震や津波の脅威に晒されている。
【０００５】
一方、ロケットやスペースシャトルなど、宇宙空間用の飛行体は、大気圏を抜けるために大掛かりな噴射装置を用い、これ故危険であり、かつ乗組員は厳しい訓練を受けなければならない。このような背景から、宇宙旅行および月面や火星への移住の実現にも多くの困難がある。
【０００６】
次に、微細レベルの物理的性質を利用した技術について見てみる。微細レベルの物理的性質を利用した推進方法の提案として、例えば特許文献１がある。特許文献１では、推進装置に対して微細加工を多く施す必要があり、現時点の技術水準ではまだコストがかかる問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特願２００９−１７１６２２
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】朝永振一郎著  「量子力学II」みすず書房  １９９７年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、従来の推進力は、少なからず燃料を消費し、かつ、大気中の特定の場所に長時間留まることができない。また、特許文献１における発明は、多くの微細加工を必要とするという課題があった。
【００１０】
本発明は、斯かる問題点を鑑みて成されたものであり、物体に少ない微細加工を施すことにより、長時間、原理的には無燃料で推進力を確保する仕組みを提案することを課題とする。本発明はまた、当該の仕組みを利用した推進装置を提供することを課題とする。さらに、本発明はまた、当該の仕組みを利用することにより、大気中に長時間留まる装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ここでは大気中の場合をもって課題を解決する手段を説明する。しかし、本発明の原理は、大気中でなくとも、分散媒中であれば適用可能である。本発明は、分散媒中での推進方法、および推進装置に対する提案である。
【００１２】
初めに、全ての物質は、粒子であるとともに波動性を有し、これはド・ブロイ波の性質として記述されることを述べておく。これ故、大気を構成する酸素や窒素等も、ド・ブロイ波としての波動的性質を呈する。この性質を利用する。
【００１３】
以降、空気を構成する分子を「空気分子」と称する。まず、空気中に物体を配する。次に、この物体のある表面部分（以降、表面１と称する）を微細加工し、形状を変形する。すると、表面１に入射する空気分子のド・ブロイ波の波動性による回折と干渉により、古典的な描像としての大気圧の等方性を、表面１の部分に対して崩すことができる。
【００１４】
例えば表面１の形状を変形し、この表面の近傍の物体内に、小さな空洞を作る（空洞１と称する）。ここで、表面１に空洞１へ入れる穴を作り（以降、穴１と称する）、併せて空洞１に排気口を設ける。なお、ここでは穴１は２つの穴で構成されるものとし、これらの２つの穴は並んで開いているものとする。
【００１５】
すると、空気分子が穴１から空洞１に入射した場合、空気分子のド・ブロイ波としての性質により、回折と干渉の効果が大きく発生する。よって、穴１から入射し、空洞１内で物体に一度だけ衝突したあと穴１から出て行く空気分子の数は、一般に古典的描像の下に期待される数からずれる（以降、現象３と称する）。なお、ここでは穴１から空洞１の壁までの距離を、平均自由行程のオーダー（つまり、平均自由行程よりも小さくても良いし、逆に平均自由行程の5〜10倍程度でもよい）とする一方で、穴１から空洞１内の排気口までの距離を平均自由行程よりも１つ以上オーダーの大きな距離とする。ここでの議論の結果、次のような効果が期待できる。
すなわち、現象３は平均自由行程の程度のオーダーの距離の範囲内で起こることであり、空気分子同士の衝突の影響は限定的である。ところが、穴１から入射後、二度以上空洞１内の内壁に衝突し、排気口もしくは穴１から出て行く空気分子の、空洞１内での飛行距離は、もはや平均自由行程よりかなり大きい。このような空気分子は、空洞１内において高い確率で他の空気分子と衝突し、排気口もしくは穴１から出て行く（以降、現象４と称する）。そして、排気口もしくは穴１から出て行く際のド・ブロイ波としての性質に由来する、物体の形状に起因する効果は平均化される。つまり、表面１で起こる現象４に関しては、古典的描像が成立する。
以上より、現象３によって物体に加わる大気圧のバランスが崩れる。そしてこの大気圧のバランスの崩れが、物体に推進力となって作用するのである。
【００１６】
ここまでで述べた推進装置を多数集積することにより、強力な推進力を得ることが可能である。このことは特許文献１での計算事例から明らかである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、大気に対して何ら処理を施さず、大気熱を推進力に変えることを可能とする（もちろん、大気を熱すれば推進力は増すが）。よって、化石燃料を要せず、熱をもって機能すると言う点で、地球温暖化に対する強力な緩和策となり得る。
なお、本発明によってもたらされる推進力をもって物体を空中に浮上させた後、空中に停止させ続けることも可能である。このように空中に停止させ続ける場合は、「推進」をさせておらず、大気熱が推進に使われることに伴う大気の冷却が起こることは無い（大気が仕事をしないため）。この考え方を発展させる。すなわち、本発明の実施によって将来的に地球寒冷化が懸念されてきた段階では、地球寒冷化をもたらす本発明を用いた推進方法に、地球温暖化をもたらす推進方法を適宜組み合わせ、温暖化と寒冷化の効果を相殺することが肝要である。
【００１８】
また本発明で実現される装置は、上述した条件の形状を実現するならば、どのような物質の種類でも実現可能である（ただし、形状を維持できる物質である必要がある）。これゆえ、低廉な材料費で大量生産することが可能である。
【００１９】
本発明により、住居や移動手段等を全て無燃料で空中に配し、また無燃料で移動することが可能となる。従来の二次元的な人類の営みを三次元の営みに飛躍させ、地震や津波等で人命が失われる可能性も低減できる。また、本発明によって大気圏内での強力な推進力が実現されるので、宇宙船や軌道エレベータの実現を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の原理を説明したものである。（実施例１）
【図２】図２は、古典的描像の特徴を示したものである。（実施例１）
【図３】図３は、図２の状況を量子力学的描像として捉えたものである。（実施例１）
【図４】図４は、本発明の装置の立体図の構成例を示したものである。（実施例１）
【図５】図５は、本発明の装置を集積した場合の構成例である。
【図６】図６は、本発明を一つの穴で実装した場合を示したものである。(実施例２)
【図７】図７は、本発明を三つの穴で実装した場合を示したものである。(実施例２)
【図８】図８は、請求項１０を実施した様子を示したものである。（実施例３）
【図９】図９は、請求項１１を実施した様子を示したものである。（実施例４）
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２１】
図面を使って、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の原理を説明したものである。壁B、壁Cは互いに連結されており、穴Bはスリットに代えても良い。このとき、穴Bから空気分子が入射する際は、回折や干渉が大きく発生する。これにより、穴Bから入射し、一度だけ壁Cにぶつかり、再び穴Bから出て行く空気分子の数は、古典的描像の下に期待される数とは一致しないことが理解できる。この不一致は大気圧の等方性の崩れを意味し、結果、装置に推進力が作用する。このことを、もう少し詳細に見ていく。
【００２２】
図２は、古典的描像の特徴を示したものである。空気分子が穴Bから入射し、壁Cにぶつかった後、再び穴Bから出て行っている。古典的描像の下では、このような入射経路であれば、必ずここで示したような経路を通って穴Bから出て行くのである。従って、この入射分子は、下から上へ向かう向きに、壁Cに対して激力を与えることとなる（この激力を、以降、「激力ΔF」と称する）。
【００２３】
図３は、図２と同じ状況での空気分子の入射を、量子力学的描像で捉えたものである。もちろん、量子力学的描像の下では、もはや必ずしも図に示すような経路が実現するとは限らない。しかし逆に、図２で示したような経路を通るとも限らないのである。
この結果、当該の空気分子は、この装置から出て行くまでに下から上へ向かう向きに装置に対して正味ΔFだけの激力を与えるとは限らない。当該の空気分子が、壁Cにぶつかった直後に排気口から出て行く確率をP_1、壁Bにぶつかった直後に排気口から出て行く確率をP_2、壁Cにぶつかった直後に穴Bから出て行く確率をP_3とすると、P_1 + P_2 + P_3 = 1 である。そして、当該の空気分子が装置から出て行くまでに、この装置に与える正味の激力は、下から上に向かう向きに  P_1×ΔF - P_2×ΔF + P_3×ΔF であり、これはΔFよりも小さい。
【００２４】
以上のように、ド・ブロイ波の波動性に起因する回折と干渉の大きい穴Bから入射する空気分子では、装置に与える激力の大きさは、古典的描像の下に期待される大きさとは異なる。一方、穴Aから入射する空気分子が示す回折と干渉の効果は穴Bにおけるそれよりも小さく、装置に与える激力の大きさも、古典的描像の下に期待される大きさに幾分か近い。
そして、ここでの議論から言えることは、もはや装置全体として、古典的描像の下に成立していた大気圧の等方性が崩れてしまうということである。この等方性の崩れた分だけ、装置には推進力が作用する。
【００２５】
なお、ここでのように量子力学的効果を取り出すためには、壁Bと壁C間の距離が平均自由行程のオーダー（35nm〜200nm。もしくはこれ以下の距離）であることが望ましい。これは、空気分子同士の衝突により空気分子が撹乱し、推進力が小さくなってしまうためである。
また、穴Bから排気口までの距離は、平均自由行程より充分大きいことが望ましい。これは、穴Bから入射して一度だけ壁Cにぶつかり、再び穴Bから出て行く空気分子については量子力学的効果を取り出す一方で、穴Bから入射後に２回以上内壁とぶつかるか、あるいは一度だけ内壁とぶつかったとしても排気口から出て行くような場合においては、量子力学的効果を打ち消してしまいたいからである。つまり、穴Bから排気口までの距離を長めに取ることで、排気口に至るまでに空気分子は高い確率で他の空気分子に衝突する。衝突によって空気分子は撹乱し、量子力学的効果が平均化されるのである。この平均化により、排気口から出て行く場合（および、２回以上内壁とぶつかった後で穴Bから出て行く場合）には、古典的挙動が適用できるのである。
【００２６】
図４は、ここまでの議論で示した装置の立体図の構成例を示したものである。また、図５は、この装置を集積した場合の構成例である。
【実施例２】
【００２７】
もちろん、実施例１以外の形状によって本発明を実施することも可能である。例えば図６は、穴（もしくはスリット）が一つのケースである。この場合は回折の効果は望めるが干渉の効果は望めず、量子効果は比較的小さいが、推進力が得られる。
また、図７は、穴（もしくはスリット）が３つのケースである。この場合は干渉の効果が大きく、大きな量子効果が望める（ただし、入射後に一度以上壁Cにぶつかった空気分子が、増やした穴から出てくる可能性が増える。この効果の要素によって量子効果の恩恵が弱まり得ることに注意が必要である）。
【実施例３】
【００２８】
ここでは、請求項１０の実施例を示す。図８は、請求項１０を実施した様子を示したものである。左側の図は、図１と同じ形状である。このとき、穴Bから壁Cまでの距離を短くしたのが、右側の図である。ド・ブロイ波の干渉が弱まっていることが分かる。このようにすることで、量子効果の増減を調節することができ、推進力の増減を調節できる。
なお、ここでの距離の増減によって、推進力の向きを逆向きにすることも可能である。
【実施例４】
【００２９】
ここでは、請求項１１の実施例を示す。図９は、請求項１１を実施した様子を示したものである。上側の図は、図１と同じ形状である。このとき、穴Bと壁Bの微小片の部分を全体的に大きくしたのが、下側の図である。回折が弱まり、これによってド・ブロイ波の干渉が弱まっていることが分かる。このようにすることで、量子効果の増減を調節することができ、推進力の増減を調節できる。
なお、ここでの距離の増減によって、推進力の向きを逆向きにすることも可能である。
【実施例５】
【００３０】
次に請求項１２について説明する。温度や圧力を変動させると、媒体の挙動は変化する。すなわち、空気分子の平均の速さは温度の平方根に比例して大きくなり、温度に比例して圧力は増大する。一方、平均自由行程は大体において温度に比例して大きくなるが、圧力には反比例して小さくなる。
これらの比例・反比例関係を用いることで、推進力の大きさと向きを制御することができる。
【実施例６】
【００３１】
続いて請求項１３について説明する。系を帯電もしくは磁化などをさせることにより、シュレンディンガー方程式のポテンシャル項を有限にする。これによって電磁場と媒体の量子力学的効果を更に引き出し、推進力の強弱と向きの制御を行なおうというものである。
媒体が大気の場合は電磁相互作用が非常に弱く、大きな効果を見込むのは難しいが、系に対して大きな電磁場を作用させることにより、多少の効果が期待できる。
【実施例７】
【００３２】
請求項１５については、複数の推進装置を、互いに推進方向が逆向きになるように連結する等で実装する。これにより、推進力を打ち消したりすること等が可能である。
【００３３】
本発明を用いれば、重力に抗して空中に浮上したり、移動手段に利用したり、あるいは軌道エレベータに利用したりできることは自明である。また、本発明を用いて空中に浮上し、その位置エネルギーをもって物体を落下させ、発電すれば、大気熱を電力に変えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
住居（陸の上空だけでなく、海洋の上空も可能である）、移動手段、宇宙船（大気圏内での上昇手段）、宇宙エレベータ（軌道エレベータ）、および発電（本発明により、大気熱を重力の位置エネルギーに変えることが可能となる。当該の位置エネルギーを電力に変換することができる）等の利用可能性がある。
また、本発明は、これを実施する装置の材質に制約が無く、資源の乏しい日本において、その産業構造との親和性が強い。そしてまた、本発明の実施によって大気が冷却されることから、地球温暖化の有力な緩和技術としての利用が期待される。将来的に本発明に伴う地球寒冷化が懸念された段階においては、地球温暖化をもたらす推進技術を適宜組み合わせることにより、温暖化と寒冷化の効果を相殺すればよい。
【図１】
2010019264.tif 000003
【図２】
2010019264.tif 000004
【図３】
2010019264.tif 000005
【図４】
2010019264.tif 000006
【図５】
2010019264.tif 000007
【図６】
2010019264.tif 000008
【図７】
2010019264.tif 000009
【図８】
2010019264.tif 000010
【図９】
2010019264.tif 000011