量子力学と量子論
じぶんの愚痴は無視しておいて
『不確定性原理』に戻る前に
相対論に寄り道する前までの
量子力学ってものを
もう一度考えてみよう
前回ちょっと愚痴っぽく書いた
量子論、相対論の
理論先行問題の時に
これまでは量子力学 相対性理論っていう
書き方をしていたのに
急に量子論、相対論って
書き方になっちゃったのは
どうやら現代じゃ
量子論の中の量子力学
相対論の中の相対性理論みたいな
捉え方がされてるんじゃないかって
ぼくみたいな素人には
見えちゃうからなんだよ
だから もう一度そのあたりを
じぶんの中で
はっきりさせておかないと
どうにも頭の中が
こんがらがっちゃうんだよね
たぶん わかっている人にしてみれば
いまさらって感じだとは
思うけど 許してほしいな
この書き込みはあまりにも無知なぼくが
まるでわかっていないぼくのために
なんとか説明しようって
無謀なことをやっているんだから
理解できている人には
ばかばかしいってことは
十分に理解しているんだよ
物理学
凄く基本的な疑問
物理学ってなんだろう？
量子力学とか相対性理論は
ぼくの中では物理学なんだよね
では素粒子論は？
そうなると疑問が出てくるんだ
疑問が出て来た時には
すぐに調べる
本当に便利な世の中になったもんだ
ぼくの時代だといちいち
図書館に行かなきゃならなかったんだけど
今はスマホ一つで
ほとんどのものに答えが出てくるだから
（もっとも答えがあっているかどうかは
別にしてだけど）
物理学の定義っていうのは
難しいらしい
これは仕方が無いことかもしれないね
古代の哲学から自然科学へ分化していって
その各々の学問がさらに細分化
物理学の中でもその守備範囲は
すごい勢いで
広がって行っちゃってる
ってことなんだから
そして広がれば広がるほど
そのすそ野は
他の分野の学問と
混じりあっちゃうってことになるからね
新しい発見があって
理論が進歩するたびに
変化していくっていうのは
あたりまえのこと
ただ困るのは
新しい理論は単に
答えを出してくれる
ってことだけじゃなくて
新しい疑問を
もたらしちゃうってことなんだ
だけど 物理学者たちが
しようとしていることには
ひとつの方向性があるのも
確かなような気がするんだよ
「宇宙の基本的な量を正確に定義する」
「基本的な量の関係を見つける」
単純に言っちゃうとこれだけじゃないかな
複雑な宇宙をシンプルで
明白な法則で表現
しようとすることが物理学
って言いすぎかな？
これってぼくがけっこう書いている
「物理学」とは
「人間が認識しうる自然現象を説明する学問」
ってことかもしれないでしょ
量子力学・相対性理論
古典物理と呼ばれる分野があるよね
けっして 現代物理と
対比される言葉じゃないし
どちらが優れているってことでもないけど
イメージとして
古典物理＝古い考え方って
思われるのも仕方がないかも
もっとも古典物理の中には
相対性理論も入っているんだから
古い・新しいって捉え方じゃなくて
『因果律』の捉え方に
その違いがあるのかもしれないんだ
この『因果律』を
確定したものじゃないって
言い出したのが
『不確定性原理』
ってことじゃないのかな
ひとまず相対性理論は
横において
古典物理学を
ニュートン力学
マクスウェル電磁気学ってことで
進めてみよう
（ローレンツさんも入れてもいいけど）
この古典物理学
17世紀～19世紀初頭までに
完成されている
（と 言われている）
19世紀初頭では
もう物理学としての
新しい発展は無い
とまで言われていたんだよ
それが19世紀になって
力学の前提となっていた仮定の中に
問題になる部分が
見つかってしまったんだね
実験設備の進化もあったけど
物理学者特有の
なにごとも疑ってかかるという姿勢が
今回も発揮されたってこと
大きく分けると
ふたつの疑問点が出て来た
ひとつは「時間と空間の性質問題」
もうひとつは「実験および物理量の認識問題」
そこで見いだされたのが
時間と空間では相対性理論
実験および物理量では量子力学
ってことらしいんだ
いまさらながらなんだけどさ
『粒子』っていう
粒々の極小単位を
見つけようっていう研究から
急に『量子』って言葉が
出てくるのが
不思議だったんだけど
モノってものが
『塊』だという考えかたじゃなくて
『量』だって考えかたが
根っ子にあったんだね
モノ（物理体）の本質を形作る
ピース（レゴみたいなものかな）は
形のある塊じゃなくて
最小に分解していった先にある
『量』だってことみたいなんだ
じゃあなぜ『量子』という
『子』を付けたんだ？
って思うけど
どうやらそれまでは
『量』の実験結果は
連続的なものだって
されていたのに対して
離散的（1つ2つって数えられる）な
もので表せるんじゃないかって
考えられだしたから
ってことらしい
（あくまでも一部意見だけど）
アナログでしか捉えられなかったものが
デジタル情報じゃないかって
考えられだしたってことだね
だから量子力学での量子は
必ずしも小さいものを意味することじゃない
ってことなんだ
電磁気学
古典物理学で
もうひとつ完成されたとされていたのが
電磁気学だよね
電磁気学ってなんか難しそうな名前だけど
ぼくたちの身の回りにある
電気や磁気の研究ってこと
電気も磁気も昔から
研究はされていたんだよ
古代にだってカミナリはあったし
磁石だってあったもの
そして電気や磁気の
知識を結び付けると
理論的に電磁波ってものが
出て来たってことなんだ
そして電磁波を研究・観測していくと
ぼくたちになじみのある
『光』の正体は
電磁波だ ってことになっちゃった
光と電磁波が
同じものじゃないかってことになると
それまでの光の研究でわかってきている
「光は波か粒子か」って問題が
電磁波にも出てくるってことに
なるんだよね
でも 古典物理学の電磁気学だと
光が持つ粒子性が
うまく扱えないことが
わかってきちゃったんだ
ぼく流に解釈するなら
古典物理学はアナログ情報の解析
電磁波が波ならば
それで対応できるけど
粒子というデジタル情報の解析には
考え方を変える必要があった
そういうことなんじゃないかな
そこで登場したのが
量子力学って
飛躍しすぎているかもしれないけどね
ただその研究に向かうと
方向が二つになっちゃう
ひとつは量子力学の
デジタルとアナログの関係性の
法則そのものを研究していくという方向
もう一つは素粒子論のように
そのような根源的なプレーヤーは
なにかを探し出すことの研究
たぶん 量子論っていうのは
そのふたつが混じりあって
語られているように思えるんだ
だからそこに使われる単語も概念も
伝わりにくくなっている
ってぼくの勝手な感想だけどね
ぼくの知りたいのきっと
素粒子単体より
宇宙という構造の法則性
だけど なんといっても門外漢
途中でごちゃ混ぜになるかもしれないけど
ひとまずは量子力学という
大きな括りってことで
量子力学に戻ってみようと思うんだ
なんといっても
デジタルとアナログって
ぼくの気になって仕方のないところだもんね
