手のひらに載せた石を支えるエネルギーについて

質問

手のひらに載るような石を支えて手が動かないようにしているいると、手が疲れてきます。筋肉がエネルギーを使っているのだと思いますが、この石を地面に置いてみた場合にも、手のひらに乗せていたと同じように何かエネルギーが使われているのでしょうか。

回答No.6

Quarks

>筋肉はＡＴＰのエネルギーを使って収縮して、最終的にはこのエネルギーは熱の形で放出されるはずですが、このような場合エネルギーが必要であるということにならないのでしょうか。

はい、筋肉でＡＴＰのエネルギーが消費されていることは間違いない事実ですので、このことは否定していません。ですが、この消費されたエネルギーは、本レスでの"石"の位置エネルギーとは無関係だというのが、物理的な解釈なのです。

或る事象Ａと別の或る事象Ｂとが同時に起こっていても、両者に関連があるかどうかは別問題ですよね。
（例）破裂音がした瞬間、子供がビックリしたように音のした方を見た。
一見、音が聞こえたから、子供は振り返って、見た、ように思えるかも知れませんが、実際にはその方向に母親がいて子供を呼んでいたのかも知れません。だとしたら、「音」と「子供が振り返った」こととは、関連が無かったことになります。いくつかの事象が関連するように思えるときも、それらの間に関連があるかどうかは、注意深く調べてみなくてはならないのです。特に、その時点までに得られている知識と矛盾するようなら、尚更なのです。

本スレで話題になっていることは、このような事態に似ているのです。
　筋肉でエネルギーの消費が起こっているのに、石はその高さで保持されている。
このように表現すると、両者には関連があるかのように見えます。でも、繰り返すことになりますが、物理的な解釈では、石は移動していないのですから、石に加わっている力は仕事をしていない（＝石を支えるためのエネルギー消費は起こっていない）のです。
とすれば、腕で消費されているＡＴＰのエネルギーは、"石を支えるため"、に使われているのではないのでは？と考えることになります。

>起重機の場合は、どこも「くたびれない」のが不思議です。

先の回答でも書きましたが、「石を支えるためにエネルギーが必要」だという前提でお考えになっているから、地面や起重機はどんなメカニズムでエネルギーを消費しているのだろうか、と考えることになってしまうのだと思います。
正統的な物理では、「移動を伴わない保持なら、保持のためにエネルギーが消費されることはない」ということが前提なのです。この立場では、「地面や起重機がエネルギーを消費しないのは何故か？」という疑問は論外で、むしろ、腕の筋肉でエネルギーが消費されているということの方が解くべき課題だということになります。

補足

筋肉が消費したエネルギーは熱になっても結果的に石の位置エネルギーを保存したことにならないのでしょうか。また起重機もいつかはさびて壊れてしまいますが、これは疲労と関係ないでしょうか。ますます頭が悪いことことを示しているようで申しわけございません。