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電子の「スピン」、その考えに人類史上、最初に辿り着いたのは、アメリカ人のラルフ・クローニッヒという男であった。1925年のことである。
彼がそれを思いついたときの環境は、ニールス・ボーアのいるデンマーク・コペンハーゲン、その地にはボーアの生んだ物理学の未開の荒野「量子力学」を学び研究するために、若い才能ある頭脳が集っていた。ハイゼンベルグ、パウリ、クラマース、クライン、そして仁科芳雄ら日本人の姿もあった。(朝永振一郎著『スピンはめぐる』の中には、仁科とクローニッヒが一緒に写った写真が載っている。)
クローニッッヒのその「電子スピン」のアイデアは、しかし、彼らによってすぐに否定されてしまった。それでクローニッヒは、それを追求することをやめた。これだけ優秀の精鋭達が「だめ」というのだからそれはきっと駄目なんだろう…。
この瞬間、「スピン」のアイデアは、彼の元を去っていった。
それは次にオランダへと飛んでいった。
それから3ヵ月後、オランダ・ライデンで二人の若者が、全く同じアイデアを思いつき、論文に仕上げることとなった。カウシュミット(ゴーズミット)とウーレンベックである。
二人はその「電子スピン」の論文を、彼らの先生であるポール・エーレンフェストに見せた。エーレンフェストはこう言った。「このアイデアは大変に重要かナンセンスかどちらかだ。」 そしてエーレンフェスト先生は、ローレンツ教授にも話して感想を聞いてみなさい、と二人に指示したのである。
ヘンドリック・ローレンツ―――オランダの偉大な物理学者で、当時70歳を越えていた。(1902年ノーベル物理学賞受賞者である。)
老ローレンツ教授は、カウシュミットとウーレンベックの持ってきた論文の写しを見て、「これは面白い。」と述べそして検討してみようと彼らに約束した。幾日かしてローレンツは、自分が計算したものを書いた紙を二人に見せながら、「どうやらこれは駄目だ。うまくいかない。ほら、ここで磁気的なエネルギーが大きくなりすぎて、そうすると電子の速度が光速の10倍にもなってしまうんだよ。」
光速の10倍! そんな物質はあってはならない!
「ああ…。そうか、だめなのか。」
ウーレンベックは、あわてた。 急いで先生のエーレンフェストのところに行き、あの論文の提出を取り下げてくださいと告げた。 すると、なんと先生はこう言ったのである。
「もう遅いよ。あの論文はもう(発表するために)送ってしまったよ。」
「ええっ!?」 なんてことだ!
ウーレンベックは「ああ大変だ! なんで送ってしまったんですか!? ローレンツ教授の計算では、あのアイデアは…」などと嘆いたが、エーレンフェストは平然とこう言ったのである。
「君たちは若いんだから、いいんだ。馬鹿なことをしても許されるんだよ。」
結局、「電子のスピン」は世に認められたのである。 なにしろ、ボーアやアインシュタインがそれを承認したのだから。それなら、おおむね、問題なしだろう。
では、ローレンツの言ったあの“光速の10倍になってしまう電子”の問題はどうなったのか。
ボーアは、「その問題はやがて(誰かによって)解決されるのではないか」などと、おおらかにも思ったようである。(歴史に残るほどの学者というのは不思議なほどに“正しいカン”をもっている。) そして実際、そのとうりになったのだった。
数年後、イギリス・ブリストル生まれのポール・ディラックが登場し、電子の速度の、正しい計算ができるよう道を切り開いたのである。 「スピン」は生き残った。
「スピン」を最初に思いついたクローニッヒも、もしもボーアに直接そのアイデアを話していたら、「それは面白い。その研究をすぐ論文にしなさい。」となったかもしれないのである。
クローニッヒがそのアイデアを述べたとき、ヴォルフガング・パウリもそこにいたのだが、パウリはすぐにそれを否定した。だが、後になって「スピン」の考えを取り入れてみると、パウリの有名な定理「パウリの排他律」をうまく説明できるのであった。 クローニッヒには“運”(あるいは執念か)が足らなかった。
このようにして、「電子スピン」という考えが生み出され、認知された。
この発見物語の主役は、エーレンフェスト先生だろう。ウーレンベックとカウシュミットに、二人でなにか研究しなさい、と命じて二人をくっつけたのは彼であるし、それによって「スピン」のアイデアがオランダに生まれたのだし。二人の論文が世に出たのも、上に書いたように、エーレンフェストの柔軟な人格によるアシストがあったからなのだ。
そのエーレンフェストは、ウィーンの生まれで、有名なボルツマンの弟子である。
彼がそれを思いついたときの環境は、ニールス・ボーアのいるデンマーク・コペンハーゲン、その地にはボーアの生んだ物理学の未開の荒野「量子力学」を学び研究するために、若い才能ある頭脳が集っていた。ハイゼンベルグ、パウリ、クラマース、クライン、そして仁科芳雄ら日本人の姿もあった。(朝永振一郎著『スピンはめぐる』の中には、仁科とクローニッヒが一緒に写った写真が載っている。)
クローニッッヒのその「電子スピン」のアイデアは、しかし、彼らによってすぐに否定されてしまった。それでクローニッヒは、それを追求することをやめた。これだけ優秀の精鋭達が「だめ」というのだからそれはきっと駄目なんだろう…。
この瞬間、「スピン」のアイデアは、彼の元を去っていった。
それは次にオランダへと飛んでいった。
それから3ヵ月後、オランダ・ライデンで二人の若者が、全く同じアイデアを思いつき、論文に仕上げることとなった。カウシュミット(ゴーズミット)とウーレンベックである。
二人はその「電子スピン」の論文を、彼らの先生であるポール・エーレンフェストに見せた。エーレンフェストはこう言った。「このアイデアは大変に重要かナンセンスかどちらかだ。」 そしてエーレンフェスト先生は、ローレンツ教授にも話して感想を聞いてみなさい、と二人に指示したのである。
ヘンドリック・ローレンツ―――オランダの偉大な物理学者で、当時70歳を越えていた。(1902年ノーベル物理学賞受賞者である。)
老ローレンツ教授は、カウシュミットとウーレンベックの持ってきた論文の写しを見て、「これは面白い。」と述べそして検討してみようと彼らに約束した。幾日かしてローレンツは、自分が計算したものを書いた紙を二人に見せながら、「どうやらこれは駄目だ。うまくいかない。ほら、ここで磁気的なエネルギーが大きくなりすぎて、そうすると電子の速度が光速の10倍にもなってしまうんだよ。」
光速の10倍! そんな物質はあってはならない!
「ああ…。そうか、だめなのか。」
ウーレンベックは、あわてた。 急いで先生のエーレンフェストのところに行き、あの論文の提出を取り下げてくださいと告げた。 すると、なんと先生はこう言ったのである。
「もう遅いよ。あの論文はもう(発表するために)送ってしまったよ。」
「ええっ!?」 なんてことだ!
ウーレンベックは「ああ大変だ! なんで送ってしまったんですか!? ローレンツ教授の計算では、あのアイデアは…」などと嘆いたが、エーレンフェストは平然とこう言ったのである。
「君たちは若いんだから、いいんだ。馬鹿なことをしても許されるんだよ。」
結局、「電子のスピン」は世に認められたのである。 なにしろ、ボーアやアインシュタインがそれを承認したのだから。それなら、おおむね、問題なしだろう。
では、ローレンツの言ったあの“光速の10倍になってしまう電子”の問題はどうなったのか。
ボーアは、「その問題はやがて(誰かによって)解決されるのではないか」などと、おおらかにも思ったようである。(歴史に残るほどの学者というのは不思議なほどに“正しいカン”をもっている。) そして実際、そのとうりになったのだった。
数年後、イギリス・ブリストル生まれのポール・ディラックが登場し、電子の速度の、正しい計算ができるよう道を切り開いたのである。 「スピン」は生き残った。
「スピン」を最初に思いついたクローニッヒも、もしもボーアに直接そのアイデアを話していたら、「それは面白い。その研究をすぐ論文にしなさい。」となったかもしれないのである。
クローニッヒがそのアイデアを述べたとき、ヴォルフガング・パウリもそこにいたのだが、パウリはすぐにそれを否定した。だが、後になって「スピン」の考えを取り入れてみると、パウリの有名な定理「パウリの排他律」をうまく説明できるのであった。 クローニッヒには“運”(あるいは執念か)が足らなかった。
このようにして、「電子スピン」という考えが生み出され、認知された。
この発見物語の主役は、エーレンフェスト先生だろう。ウーレンベックとカウシュミットに、二人でなにか研究しなさい、と命じて二人をくっつけたのは彼であるし、それによって「スピン」のアイデアがオランダに生まれたのだし。二人の論文が世に出たのも、上に書いたように、エーレンフェストの柔軟な人格によるアシストがあったからなのだ。
そのエーレンフェストは、ウィーンの生まれで、有名なボルツマンの弟子である。
貴方が誰か教えて下さい。
何の専門家でもありません。だれもが図書館で読める本の断片をあつめて趣味で一人、パズルをやっている感じです。
物理化学に関しては、10代の時にこういうことを知っていたらもっと面白く勉強できたのにな、という感覚で本を読んでいます。
昔はしろうとが図書館で関連する本を探すのも図書カードでしたので難しかったですが、今は家にいて夜に図書館のホームページにアクセスすればいいですから、これが大きいです。