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How to Design a Perpetual Energy Machine

図のような幾何学的な図形は次のように構成される。 E1とE2は点AとBに焦点を持つ2つの同心楕円の断面であり、S1とS2は中心Bを持つ円の円弧である。これらは同じ円の円弧であるから、BからS1またはS2に向かうすべての直線は半径であり、したがって内面に垂直である。 この図全体は、平面図形の回転立体によって作られた中空物体の断面である。 この物体の内面は銀色で100%反射している(あるいはそれに近い)。 AとBには、熱電材料でできた小さな球状の黒体があります。 AとBには、熱電材料でできた小さな球状の黒体があり、それぞれ外部の電池端子につながる細いワイヤーがついています。

以下は、これらの黒体の物理について、すべて正しい記述です。

  • 黒体は、降り注ぐ光をすべて吸収します。
  • 黒体は、降り注ぐ光をすべて吸収するので、エネルギーを吸収すればするほど温度が上がります。
  • 大きな巨視的な物体の中では、光の波長が非常に小さいため、光は実用上完全な直線を描きます。
  • 初歩的な光学と幾何学により、中空の反射球の中心から発した光線は、その内面で中心に反射されます。
  • また、初等光学と幾何学により、中空の反射楕円体の一方の焦点で発生した光線は、その内面で他方の焦点に反射されます。
  • 温度の異なる2つの物体が適切な熱電材料で作られ、電気回路で互いに接続されている場合、その電圧差により回路に電流が流れます。 点Aから発生したすべての光線は、E1またはE2に衝突し、もう一方の焦点Bに導かれます。このとき、Aの黒体からの光線は、円弧S1またはS2にかからないような形状になっています。 同様に、点Bから出てE1とE2に入射した光線はAに反射されます。しかし、Bから出た光線のうち、かなりの割合がS1またはS2に入射し、Bに反射されて戻ってきます。 つまり、黒体が同じ温度でスタートし、それぞれが単位時間あたりに同じエネルギーの100本の光線を放出した場合、Bは120本の光線を受けて吸収するのに対し、Aは80本の光線しか受けて吸収しません。 このようにして、黒体Bは黒体Aに比べて加熱されます。電池の端子を屋外に接続すると、黒体の温度が等しくなるまで、電池の間には無意味な電流が流れます。 もし温度が等しくならなければ、電流は永遠に流れ続けます。 しかし、先ほど見たように、温度が等しくなる状態は不安定です。 仮にこの状態になったとしても、形状の関係で再び物体BがAに対して加熱され、電流が流れ続けることになります。

    この無尽蔵のバッテリーは、宣伝どおりに機能するでしょうか。

    Paradox 2

    以下の条件を考えてみてください。

    1. この洞察コラムの解答は、5月のQuantaに必ず掲載されます。
    2. この問題の目的のために、1週間を月曜日に始まり日曜日に終わると定義すると、5月の毎日は5つの別々の週 (1つの部分的な週と4つの完全な週) のいずれかになります。

    さて、ご存知の通り、Quantaの読者は優秀な方々です。 ある読者が次のような理由をつけたとします。 “4週目の終わりまでにコラムが掲載されなければ、5週目に掲載されることが確実に予測できます。 だから、5週目に掲載することはできない。 しかし、もし5週目に掲載できなかったとしても、3週目の終わりにまだ掲載されていなければ、私は4週目に掲載されると確信できます。 ですから、4週目には掲載できません。 次に、同じ系列の論理を適用して、3週目、2週目、1週目には出版されないことを証明できます。

    OMG、これは私を非常に困らせています。 編集者はきっと喜ばないでしょう。 この推論は有効でしょうか? なぜ、あるいは、なぜダメなのでしょうか? そのコラムがまったく掲載されない(全員がCOVID-19になる、あるいは金融システムが崩壊してビジネス活動ができなくなる)という小さな確率(たとえば0.001)があるとしたらどうでしょう? 確実性」が「99%以上の確率で正しい」という意味になったとします。

    パラドックスは、誤った思考習慣や誤った期待を明らかにすることが多いので、考えるのが楽しいものです。 その結果、非常に参考になることがあります。 この2つのパラドックスの中で、重要な心のエラーがあるとすれば、それは何だと思いますか?

    Happy puzzling!

    編集後記:コメント欄で最も面白く、創造的で、洞察に満ちた解決策(コラムニストが判断)を提出した読者には、Quanta MagazineのTシャツ、または2冊のQuantaブック『Alice and Bob Meet the Wall of Fire』または『The Prime Number Conspiracy』(勝者の選択)のいずれかが贈られます。 また、今後のInsightsコラムにお気に入りのパズルを提案したい方は、以下のコメント欄に “NEW PUZZLE SUGGESTION “と明記して投稿してください。 (オンラインには掲載されませんので、上記のパズルの解答は別途提出してください) 更新:解答はこちらに掲載されました

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