ゲージ粒子
わかったようなことを書いたけど
じっさいのところ力の伝わり方って
どうなっているんだろう。
素粒子と素粒子がなにかを交換することによって
力は伝わっていくって
わかったような気にはさせてくれるけど
納得ができるか？ って言えば
首をかしげたくなるんだ。
フェルミ粒子は形あるものを
どんどん細かく分解していったもの
っていうのはまだイメージできるよね。
原子を分解して
陽子に中性子に電子にと
これで最小だって思っていたら
まだまだ分解できたっていうのも
科学の発達ってすごいなと思えるだけだもの。
もっとも電子って今のところ
それ以上分割できないことに
なっていたような気がするけど。
この先科学技術の進歩とともに
今の素粒子だって
もっと小さな単位に分割されるってことが
発見されるかもしれないけど
それはそれでいいんじゃないかな。
だからフェルミ粒子については
文句を言うつもりは無いんだよ。
問題はゲージ粒子。
これってぼくの中にある
粒子ってものの感覚で捉えると
訳が分からなくなっちゃうんだよね。
粒子ってやはり物って感覚がしない？
どうもこのゲージ粒子ってもの
エネルギーだけの化け物みたいな
書き方がされているものが多いんだよ。
粒子のくせに質量が無かったり
実体が無かったりなんて
意味わかんないじゃない。
第一今の科学じゃ
エネルギーだって実体があるってことに
なってなかったっけ？
まだあるよ。
これもよくたとえで書いてあるんだけど
粒子はゲージ粒子を出しているんだけど
それはお手玉のように
または呼吸するように
出してはまた戻しているってことになっている。
（仮想粒子っていうらしいけど
その粒子が吐き出したゲージ粒子の
たまり場が『場』ってものらしいんだ）
で、たまたま吐き出した先で
（もしくはお手玉で飛ばした先に）
別の『モノ』に出会っちゃえば
その相手になんらかの影響を与えるってこと
なんだそうだ。
ということは別の『モノ』に
出会わなければ元に戻ってくるって
ことなんだろうね。
でもゲージ粒子のひとつ
『光子』だったら
（光子も後で書くね）
理論的にはいったん放出された光子は
どこまでも飛んでいくことになっているじゃない。
それでもいつかは
（誰とも出会わなかったらという条件付きで）
元の場所に戻ってくるって
ことになるんだろうね。
たしかに宇宙の中で
自分を指す一番短い方向は
どこを指しても同じ
すべては自分を指しているって
考えかたもあるけど
けっして実証されてるわけじゃないと思うんだけどな。
たぶんぼくが理解してないから
ごちゃごちゃになっているとは思うんだけど……
電気
電気を考えてみよう。
電気は電子の流れだっていうのは
研究実験の結果
実証されているよね。
正確に言えば
電荷のある粒子の流れってことに
なるんだろうけど
一番一般的なのは電子ってこと。
基本、電子は
原子核の周りをまわっている。
（回っているというより原子核の周りにぼや～っといるってことかな）
そこに何かの力が働くと
電子が飛び出しちゃうことがあるってことだそうだ。
この飛び出した電子は
『自由電子』って言われて
それが移動すれば電気の流れになる
ってことだね。
移動と言っても自由電子が
走り回るってことだけじゃない。
たとえば電線（中身は銅かな）に
初めの自由電子が動けば
それが玉突のようにして
流れていくってことだろうね。
銅線全体がひとつのもので
その端を少し押せば
反対側も少し動く
イメージではトコロテンみたいなもんだと
考えればいいのかな。
電子はフェルミ粒子のレプトンに
分類されている。
ってことは実体があるってことだよね。
だからそれが銅線を伝わるってのは
わかるんだ。
川が流れたり
水道管の中を水が流れたりとは違うけど
水鉄砲みたいに
中の水を押してやれば
銃口から水が飛び出すっていうのと
理屈は同じようなものだと思うから。
今書いている電子については
ややこしくなるから
量子力学的に電子は粒子か波動かってのを
しばらく棚に上げておいて
粒子という実体ってことで話を進めてみるよ。
さて、電気が流れると磁場が発生しちゃう。
この『気』と『場』ってのは
わかりにくいから
後で書くけど
凄い手抜きで書けば
電気が流れたら磁気が出来ちゃうくらいで
今のところは良いと思うんだ。
電磁波
電気は電子の流れってことは良いとしようよ。
そして電気の特徴として
電気が流れれば磁場ができて
磁場が出来れば電気が流れるって
仕組みがあるんだよね。
発電所なんてその典型例
火力でも水力でも原子力でも
エネルギーで磁石を動かして
磁石を動かすことで
電気をつくっている。
（太陽光発電はちょっと違うけど）
電気は送電線で流れていくから
電子の流れというか
電気のトコロテンってことだよね。
（直流や交流のはなしも後まわし）
ただ、電気と磁気のこの相互関係は
電磁波ってものを
生み出してしまう。
電磁波ってのは電線を使わなくても
伝わるって特徴を持っている。
イメージでつかみやすいのは
携帯電話。
いつでもどこでも（一応は）
つながるよね。
テレビやラジオなんかもそう。
もっと身近なものならば
人間が見ている景色なんかも
光っていう電磁波を感知しているだけなんだよ。
ではこの電磁波って
なにが飛んでいるんだろう？
電気の流れみたいに
電子が飛びまくっているとしたら
あぶなくて仕方がないってことはないけど
安定している世界が
築かれるとは
とても思えないんだ。
それに電子の質量は
9.10938356× 10-31 kgって言われている。
（これは静止質量だけどとにかく重さがあるってことなんだ）
そして電磁波の速度は光速なんだよね
光だってとうぜん電磁波のひとつだもの。
ということはどんなに軽くても
これだけの質量の実体のある粒子が
光速で移動できるって
ここまで書いてきた
相対論と矛盾を生じちゃうじゃない。
だから電磁波は
実体のある粒子の移動とすると
おかしくなっちゃうんだ。
もちろん電磁波は実体じゃなくて
波だって考えるか
宇宙全体が『なにか』で詰まっていて
トコロテンのように伝わると考えれば
その矛盾は解消しちゃう。
でもそうなると波が
なにを媒体にして宇宙空間を伝わってくるのか
もしくは宇宙に詰まっているものは
なにかという問題が
また舞い戻ってくるんだよね。
量子
このあたりのはなしは
あくまでも『現在のところ』って
条件付きのはなし。
今この瞬間にも
違う意見が出てきているかもしれないけどね。
もうひとつこちらの方が
大いに問題なんだけど
書いているぼくが
理解していないっていう
困ったことになっているだけかもしれない。
そこのところを考慮して
読み進めていってもらえると
うれしいんだけどね。
さて量子力学なんて書いていたけど
この『量子』ってなんだろうという
疑問が出てくるよね。
これまでぼくが思っていたのは
電子や陽子なんかのように
実体のあるものを
細かく細かく分解していった
最小物質ってイメージだったんだけど。
だから素粒子なんてものが出てきても
フェルミ粒子あたりまでは
なんとかついていけたんだと思うんだ。
でも実は量子ってものは
必ずしも物の最小単位って
使い方だけをするんじゃないみたいなんだよ。
定義はあるんだよ。
例によってわからないことは丸写しで書いてみると
「量子は物理学において用いられる
様々な物理現象における
物理量の最小単位である」
追加で書いてあるのが
「主に巨視的な物理を取り扱う古典力学では
物理量は実数で表される連続量だが
量子力学では量子を数え上げたものとして扱われる。
たとえば電気量は
電気素量の整数倍の値となる」って。
いつものように
分からないことをより分からなくする
言い回しだけど
量子ってものが
物理現象における物理量の
最小単位だってことになるのなら
必ずしも実態を持つ必要が無い
ってことなのかもしれないね。
だからゲージ粒子を
量子だとすれば
そのものがぼくの思う
実体を持っているのかいないのかの問題は
必要ないってことなんだろうか。
では電磁波を生み出す量子はなんだろう
ってことを当然学者たちは考える。
そして答えにたどり着いてはいるんだね。
電磁波の量子（ゲージ粒子かな）は
『光子』なんだそうだ。
例によって『今のところは』の
条件付きで。
もっとも納得できるかどうかは
何とも言えないけど。
