量子力学とはなにか
物を細かく細かく砕いて行ったら何になるのか？
逆に言えば 物は何からできているのか？
その研究が量子力学へ向かう発端なんだろうね
原子・分子という概念が明らかになったころには
物質とは原子で構成されているもの
量子力学の黎明期には物質とは質量を持つ波
現在の場の量子論では場の励起状態
ずいぶん変化してきているように見えるけど
如何せん 19～20世紀に論争の合った
エネルギティークvsアトミスティーク論争の
続きをやっているみたいなんだ
この論争
未だに決着がついていないと思うんだけど
ともかく曲がりなりにも
ぼくの思考の散歩を続けるためにも
なんとか量子力学の後半部分をまとめてしまわなくちゃ
物理学得意の「今のところ正しい仮説」 として
量子ってものが粒子性と波動性を
持っている というのがある
納得できるかどうかは別にして
業界では受け入れられているみたい
量子の存在については（位置や運動量）
シュレティンガー方程式や
ハイゼンベルグ方程式が導き出す結果と
合致する っていうのも受け入れられている
だから 素粒子あたりは
まだ調べていないから何とも言えないけど
量子力学黎明期の物質の最小単位は質量を持つ波
その概念は継承しているということで
良いんじゃないかな
不確定性原理
波動関数にしてもハイゼンベルグ行列にしても
量子を物質性と波動性の
併せ持ちの存在（状態）だと仮定すると
どうしても位置と運動量を一点に確定することには
矛盾が生じちゃう
これは ハイゼンベルグさんの
不確定性原理を持ち出すまでもなく
当然のことになっちゃうんだよね
なんといっても量子の存在は
確立によって表せられる
言い換えれば量子を粒子のように
一点に確定するためには
その一点に確率に見合った粒子の
重ね合わせ状態が無ければ矛盾しちゃうってこと
運動量を気にしなければ位置は確定できるし
位置を気にしなければ運動量は確定できる
でもどちらをも確定することはできないってことになる
ところが量子を測定しようとすると
一点で見つかっちゃう
さて 困った
って ことなんだろうね
ちょっと わき道
不確定性原理では
位置と運動量は確定できない ってことに
なっているよね
有名な Δｘ・Δｐ＝ｈ という式の表す通り
繰り返しになるけど
Δは物理量の不確定性を
ｘは位置 ｐは運動量
ｈはプランク定数を表す
言葉で書けば
位置の不確定性×運動量の不確定性は
プランク定数に準じるってことだね
古典力学で考えるのならば
位置っていうのは粒子の存在している場所
ってことで良いはず。
これは量子力学でも同じだと思うんだ
問題は運動量
古典力学で考えれば運動量というのは
物の運動の状態を表す物理量ということになっている
Ｐ=ｍｖ これも有名な式だね
Ｐは運動量
ｍは質量
ｖは速度 って感じかな
これも言葉で書けば
運動量は物の質量×速度ってこと
もちろん速度は方向なんてものも加味されるから
運動量はベクトル量ってことになる
ところが物質波という
物にも波動性があるって考えが
ド・ブロイさんの物質波で提議されたんだ
そして量子力学は
その物質波を組み込んでつくられている
研究の結果 粒子の運動は
干渉や回折の現象に影響を受けるってことが
確かめられたってことが大きかったんだろうけど
干渉や回析の影響を受けるってことは
運動量が波動性と関連している
そう考えても良いってことになっちゃうから
そこから運動量について
ド・ブロイさんが提示したのが波動理論
粒子の運動量を波長に関連付ける式が
Ｐ＝λｈ ってことだね
Ｐは運動量
λは波長
ｈはもちろんプランク定数
単純に考えれば
波長が短いほど運動量は大きくなる
って ことなんだろうと思うよ
位置と運動量
どうやらぼくの頭が量子力学について行けないのは
この運動量の部分なのかもしれない
どうしても運動量というと
質量のある塊が方向を持って動いている
そんな先入観が染みついているんだね
マクロの世界とミクロの世界では
物理法則が違っているのか
マクロの世界の物理法則を包括する
物理法則としてミクロの世界があるのか
その辺りはぼくにはわからないんだ
だけど 少なくとも量子における
（今のところ電子が一番わかりやすいけど）
物理法則は古典力学で直感的に理解できていた
物理法則とはずれちゃうんだよ
なんといっても量子の状態というのは
波動関数に準じるということが
（今のところ）認められちゃった
波動関数に準じる量子の位置や運動量は
実数では無くて
演算子によって表せられることになっちゃったんだ
古典力学で語られる粒子の位置や運動量は
実際のところは位置や運動量の
固有状態でしかない ってことかな？
さて ここからは数学の出番
書いてみても良いけどどうやらぼくの理解力では
追いつけそうにない
なんとか 自然言語で書けたら良いんだけど
