物理学

ハイゼンベルグさんの『行列力学』まで書いてきて、さあいよいよ『不確定性原理』に進もうと思ったんだけどそこででっかい壁にぶち当たっちゃった。どうやら量子力学を考えようとするのなら相対性理論（少なくとも特殊相対性理論）がある程度わかっていないと難しそうなんだ。だからなんとか概略でもわかるまでいったん休憩。

ハイゼンベルグさんの提唱した粒子の存在位置を行列で表す行列力学。物理学（自然科学）的アプローチで発表されたシュレティンガーさんの波動方程式と数学的アプローチで発表された行列力学。そのふたつが同一の結論を出してきたということは驚くべきことだったのかもしれない。

ド・ブローイ波を考慮に入れてなおかつ古典力学とも矛盾しない方法。量子力学で問題になっている粒子の波動性と粒子性と電磁波の粒子性と波動性。波と物の力学を矛盾なくつなぎ合わせようとする考え方が波動方程式。そのためにはこれまでの視点からもう一つ次元を加えなければならなかったのかもしれない。

数学音痴の人間が量子力学を語るなんてなんという無謀な試み。英語のわからない人間が辞書を片手にシェークスピアを語るみたいなもんだね。とにかく行けるところまで行ってみようじゃないか。これまで研究されてきたマクロの世界の力学法則とあたらしく見つけられたミクロの世界の法則との整合性の橋渡しが量子力学なんだろうね。

数学という学問。門外漢のぼくからすればちんぷんかんぷん、まるで聞いたことのない外国語のような気がする……。　って思っていたんだけど、何のことは無い本当に言語みたいなものなのかもしれない。 ことばっていうのは間違って伝達されることが多いけど、数学という言葉はその伝達間違いを極力減らしてくれる共通語なのかもしれないね。

自然科学、特に量子力学なんかに足を突っ込もうとするとどうしても必要になってくるのが数学。でも算数って言うのはけっこう実社会でも使われているけど数学、特に高等数学なんてあまりお目にかかったことが無いような気がする。なにか特別なものって思っていたんだけどじつは数学って単に言語だったんじゃないだろうか。

光が波か粒子かっていうのが古典力学で議論されていた問題。優勢だったのは波動性のほうだけど、実験・観測の結果どうやら光にも粒子がありそうだってことになってきた。古典力学では波動性と粒子性は相いれない、だから科学者たちは困ったんだろうね。そのうえ今度は物という粒子にさえ波動性があるんじゃないかってことになってきちゃった。

電子が粒子性と波動性を併せ持つってことが実験の結果ぼんやりと見えてきた。もともと電子って『粒』ってイメージがあるもの、それが波の性質を持っているってことにみんな混乱したわけだ。では光みたいに波のイメージのある物はどうなんだろう？　そして実験が重ねられ光も『粒』の性質があるってなったもんだからまた混乱がおきたんだよね。

電子が原子核の周りを単純に回っているというラザフォードさんの原子模型。古典力学をベースにした物理学にはすごくわかりやすいけどいくつか疑問点の残る問題、特にスペクトル、もあったんだ。そこで出て来たのがボーアさんの改良型模型。実験結果を満たすものとして発表されたこの模型がいよいよ量子力学の土台になってきたってことだね。

光は波動か粒子か。自然科学の対象として実験研究の対象とされだしたのは１７世紀頃からだけどこの問題結構昔から行われていたんだよね。どちらの言い分にも一理はあるけど欠点もある。それでもつい最近までは光＝波動説が有力だったんだ。近年だよ、どうやら光にも最小単位があるんじゃないかってことになってきたんだよね。