物質がいろいろな種類の原子からできていることを研究して、周期表にしたメンデレーエフ

物質が、いろいろな種類の原子からできていることを研究して、
そのなかに周期性を発見して、表にしたのが、
ドミトリ・メンデレーエフです。



ドミトリ・メンデレーエフ（ウキペディア）
ロシアの化学者であり、元素の周期律表を作成し、それまでに発見されていた元素を並べ周期的に性質を同じくした元素が現れることを確認し、発見されていなかった数々の元素の存在を予言したことで知られている。

周期表（ウキペディア）
周期表（しゅうきひょう、英: periodic table）は、物質を構成する基本単位である元素を、それぞれが持つ物理的または化学的性質が似かよったもの同士が並ぶように決められた規則（周期律）に従って配列した表である。これは原則的に、左上から原子番号の順に並ぶよう作成されている。周期表上で元素はその原子の電子配置に従って並べられ、似た性質の元素が規則的に出現する。同様の主旨を元に作成された先駆的な表も存在するが、一般に周期表は1869年にロシアの化学者ドミトリ・メンデレーエフによって提案され、原子量順に並べた元素がある周回で傾向が近似した性質を示す周期的な特徴を例証した表に始まると見なされている。この表の形式は、新元素の発見や理論構築など元素に対する知見が積み重なるとともに改良され、現在では各元素のふるまいを説明する洗練された表となっている。



1869年の3月6日にロシア化学学会で The Dependence Between the Properties of the Atomic Weights of the Elements と題した発表を行った。

・元素は原子量の順に並べると明らかにその性質ごとの周期性を表す。
・科学的特性の類似する元素はほぼ同じ原子量であるか（例：白金、イリジウム、オスミウム）、原子量が規則的に増加するか（例：カリウム、ルビジウム、セシウム）である。
・元素グループ内での原子量順に並べた元素の配列はいわゆる原子価だけでなく、ある範囲まで、独特の化学的特性と一致する。
・広範囲に存在している元素の原子量は小さい。
・分子の大きさが化合物の性質を決定するように、原子量の大きさが元素の性質を決定する。
・未知の元素の発見が期待される。たとえば、共に原子量が65から75の間であり、科学的特性がアルミニウムに類似する元素およびケイ素に類似する元素が存在するであろう（後年、該当するガリウム、ゲルマニウムが発見される）。
・元素の原子量は原子番号順で前後する元素の原子量に関する知識により修正できることがある。たとえば、テルルの原子量は123から126の間にあり、128にはなりえない。
・元素の特徴的な特性はその原子量から予言できる。

ということを指摘した。

Mendeleev

物質の構造を最初に理解し始めたのは、ジョン・ドルトンです。

物質の構造を最初に理解し始めたのは、
ジョン・ドルトンです。

（アントワーヌ＝ローラン・ド・ラヴォアジエも同時期に研究しています）

世の中に、鉄や銅、金銀のような金属もあれば、
水やアルコールのように液体のものもあれば、
植物や動物、海の生物のように、柔らかい素材でできているものもあり、
空気のように目に見えないけれども存在しているものもあります。

これらが、一体何からできているのか、
共通する構造があるのか、ないのか、

それを研究して、古代ギリシアから言われているところの
アトム　Atom　「これ以上分割できないもの」を
探していた一人が、ドルトンでした。

彼が、今日の原子論・化学・量子力学の
最初の功労者であると言えます。



ジョン・ドルトン（ウキペディア）
ジョン・ドルトン（John Dalton, 1766年9月6日 - 1844年7月27日）は、イギリスの化学者、物理学者ならびに気象学者。原子説を提唱したことで知られる。
ドルトンの研究の中でも最も重要とされているのは、化学的原子説である。彼が原子説に到達したのは、エチレンとメタンの研究または亜酸化窒素と二酸化窒素の分析が元になったという説があるが、どちらもトーマス・トムソンの権威によっている。しかし、Lit & Phil のドルトンの実験室で発見されたノートの分析により、倍数比例の法則が何故成り立つのかを考える過程で、一定の質量比率の原子の相互作用によって化学反応が起きているという考え方に到達した。
ドルトンは相対原子質量（原子量）の表を出版した。最初の表には、水素、酸素、窒素、炭素、硫黄、リンという6種類の元素が掲載されており、水素原子の質量を1としている。気体が全て原子から成ると確信したドルトンは、次に原子の相対的大きさ（直径）を求めるという問題に直面した。そして組み合わせは常に可能な限り単純なものになると仮定し、化学反応が異なる質量の粒子の組み合わせで起きるという考え方に到達した。



原子（ウキペディア）
ドイツ語におけるAtomという言葉は、元はギリシャ語のάτμητοであり、「分割できないもの」という意味である。古代ギリシャのデモクリトスらによって、原子論という仮説が唱えられた。
近代に入り、現代的な意味での元素の概念が確立されると、「原子」はその最小構成単位を意味するようになり、これが現代的な意味での原子となった。当初は仮想的な存在であった「原子」は、その後の研究でその存在が確実視されていくと共に、その「原子」が更に内部構造を持つことも明らかになっていった。現代的な意味での原子は、もはや究極の分割不可能な単位ではなく、あくまで元素（これももはや世界の究極の構成要素ではないが）が元素としての性質を保ちつづけることができる限りにおいての最小単位である。
19世紀初頭のイギリスの化学者ドルトンが、近代的な原子説を唱えた。彼は、化学反応の前後の物質の質量の変化に着目し、物質には単一原子（現在の原子）と複合原子（現在の分子）がある、との説を述べた。だが、当時の科学者の多くは物質に本当にそのような構成単位があるのか大いに疑っていた。

John Dalton s Particle Theory



ドルトンの原子論の5つの原則（ウキペディア）

・ある元素の原子は、他の元素の原子とは異なる。異なる元素の原子は相対原子質量によって互いに区別できる。
・同じ元素の原子は、同じ大きさ、質量、性質を持つ。
・化合物は、異なる原子が一定の割合で結合してできる。
・化学反応は、原子と原子の結合の仕方が変化するだけで、新たに原子が生成したり、消滅することはない。
・元素は原子と呼ばれる小さな粒子でできている。

Dalton s Model of the Atom


Early ideas about atoms

古典力学の特徴「原因ー結果の法則に基づき、未来が正確に予測できる」

ニュートン力学、並びに古典力学は、
「剛体力学」を中心に取り扱っています。

剛体力学の特徴は、
質点（しつてん）と言われる、
面積のない（ありえないですが…）重さを持つ点を
想定していることにあります。

（そして剛体は質点がたくさん集まったものとされます）

（天体も、野球のボールも、
　変形せず壊れないものとして計算します）


剛体の力学（ウキペディア）
剛体の力学（英語：rigid body dynamics）とは、剛体の運動を扱う力学の一分野である。質点系（質点の集まりとしての物体）のうちで質点相互の位置が変わらないもののことを言う。 言い換えれば外部（内部）からの力に対して変形しない物体のことである。これは理想的、仮想的なものであり、 実在する物体には完全な意味での剛体は存在しない。どんな物体でも力を加えられれば少なからず変形する。
剛体は非常に理想化された仮想物質であるが、強力な力を加えない限り、普通の固体は剛体として扱うことができる。 こまの運動などは剛体の力学で扱われるテーマの一つである。


力学（ウキペディア）
力学（りきがく、英語：mechanics）とは、物体や機械（machine）の運動、またそれらに働く力や相互作用を考察の対象とする学問分野の総称である。自然科学・工学・技術の分野で用いられることが多い言葉であるが、社会集団や個人の間の力関係のことを比喩的に「力学」という場合もある。物理学で単に「力学」と言えば、古典力学またはニュートン力学のことを指すことが多い。


力学系（dynamical system）の特徴は、
その力の働きや運動が、安定して起こると考えることにあります。
そして、いつも同じ働き、同じ仕組みで、
どの物質にも働くので、「システム」と呼ばれています。


力学系（ウキペディア）
力学系（りきがくけい）（dynamical system）とは、一定の規則に従って時間の経過とともに状態が変化するシステム（系）、あるいはそのシステムを記述するための数学的なモデルのことである。一般には状態の変化に影響を与える数個の要素を変数として取り出し、要素間の相互作用を微分方程式または差分方程式として記述することによってモデル化される。
力学系では、システムの状態を実数の集合によって定義している。状態のわずかな違いは、わずかな数値の差によって表現される。システムの状態の変化は関数によって与えられ、現在の状態から将来の状態を一意に決定することができる。この関数は、状態の発展規則と呼ばれる。
力学系の例としては、振り子の振動、自然界に存在する生物の個体数の変動、惑星の軌道などが挙げられるが、この世界の現象すべてを力学系と見なすこともできる。システムの振る舞いは、対象とする現象や記述のレベルによって多種多様である。


つまり、古典力学の特徴は、

「原因ー結果の法則に基づき、未来が正確に予測できる」

という運動の決定論にあります。

（この考え方で、実際に、天体の運行や、地上の物質の運動を計算できるほか、
　自然科学、電磁気学の分野でも、
　物質の変化（化合・分解・酸化・還元など）、電気を計算することができています）


2-5 ニュートンの運動方程式(1)-39

すべての原子の動きを調べることで、 大きな天体から人間含めて、すべて計算ができると想定されました

「古典力学」を別の言葉で説明すると、

「すべての物理現象は、
“原因”と“結果”のはっきりとした“因果律”から成っている」

という考え方を基礎に置いています。


因果性（ウキペディア）
因果性（いんがせい、causality）とは、何かある物事が他の物事を引き起こしたり生み出している、とされる/する、結びつきのことである。2つの出来事が原因と結果という関係で結びついていることや、あるいは結びついているかどうかを問題にした概念である。英語ではcausalityと言う。日本語では類語で「因果関係」という表現も用いられる。


因果律（ウキペディア）
古典物理学での因果律とは、「現在の状態を完全に指定すればそれ以後の状態はすべて一義的に決まる」と主張するものであったり、「現在の状態が分かれば過去の状態も分かる」と主張するものである。


例えば、ニュートンは、
実際に月や惑星のそばまで行って、
速さや位置を確認していたわけではありませんが、
計算で、天体の運動を算出しました。

ケプラーも同様に、惑星の楕円軌道を算出しました。

また、エドモンド・ハレーは、
７０－８０年ごとに世界的に大騒ぎになっていた彗星が、
太陽を周期的に巡っている存在だと考えて、
計算によって、楕円周期を算出し、
次回のハレー彗星の訪れを予告したわけです。


これらの考え方の基には、
ピエール＝シモン・ラプラスに象徴される
決定論（determinism）があります。

「ラプラスの魔」という言葉があり、
この存在は、高い知性を持っており、
すべての存在の位置と運動量を調べることができれば、
あらゆる未来が計算によって出せるとしています。


ラプラスの魔（ウキペディア）
主に近世・近代の物理学の分野で未来の決定性を論じる時に仮想された超越的存在の概念であり、フランスの数学者、ピエール＝シモン・ラプラスによって提唱されたもののこと。ニュートン力学（古典物理学）が席巻した近世科学・近代科学において見えていた世界観、演繹的な究極概念、「因果律」なる概念の終着点といってよい。
世界に存在する全ての原子の位置と運動量を知ることができるような知性が存在すると仮定すれば（ひとつの仮定）、その存在は、古典物理学を用いれば、これらの原子の時間発展を計算することができるだろうから（別の仮定）、その先の世界がどのようになるかを完全に知ることができるだろう、と考えた。この概念・イメージは、未来は現在の状態によって既に決まっているだろうと想定する「決定論」の概念を論じる時に、ある種のセンセーショナルなイメージとして頻繁に引き合いに出された。
「全てを知っており、未来も予見している知性」については、遙か昔から人類は意識しており、通常それは「神」と呼ばれている。「全知の神」と形容されることもある。そのような存在についての様々な考察は、様々な文化において考察された歴史があるが、ヨーロッパの学問の伝統においては特に、キリスト教神学やスコラ学が行っていた。


ラプラスは『確率の解析的理論』で、こう言っています。

「したがって、われわれは、
宇宙の現在の状態はそれに先立つ状態の結果であり、
それ以後の状態の原因であると考えなければならない。

ある知性が、与えられた時点において、
自然を動かしているすべての力と
自然を構成しているすべての存在物の各々の状況を知っているとし、

さらにこれらの与えられた情報を
分析する能力を持っているとしたならば、

この知性は同一の方程式のもとに
宇宙のなかの最も大きな物体の運動も、
また最も軽い原子の運動をも包摂せしめるであろう。

この知性にとって不確かなものは何一つないであろうし、
その目には未来も過去と同様に現存することであろう。

人間の精神は、天文学に与えることができた完全さのうちに、
この知性のささやかな素描を提示している。」

（Prof.Soshichi Uchii　科学哲学入門　Laplace's Demon）


どんな物質でも、原子のひとつひとつからできているので、、
すべての原子の動きを調べることで、
大きな天体から、人間を含めて、すべて計算ができると
想定されたのです。

（この考え方だと、未来は決まっていることになります＝決定論）

実際に、このアニメーションで分かるように、
初期条件を入れると、
コンピューターは自動的に計算して、
ひとつひとつの原子の動き、質点の動きを算出することができます。

Balls HD



Rigid Body Simulation



Physics and light simulation in Webots



Atoms In Motion iPad App Demo

物理は「ニュートン力学」「アイシンシュタイン相対性理論」「量子力学」とに分けることができます

物理は、大きく分けると、

「古典力学」（ニュートン力学）

「アイシンシュタインの相対性理論」

「量子力学」

とに分けることができます。


始め、科学（物理）は、
ルネサンスの時代に入るまで、

「錬金術」

と一体になっていました。

それを、

ニコラウス・コペルニクス
ガリレオ・ガリレイ
ヨハネス・ケプラー

そして、彼らの業績を受け継いだ、

アイザック・ニュートン

によって、新しい科学的方法と数学に基づいた自然科学（物理学）
という分野が作られることになりました。




この時代の考え方の特徴は、

「物の動きは、初期状態の位置、運動量（質量と速さ）
　と運動の方向が分かれば、すべて計算できる」

ということにあります。

例えば、大砲を山の上からある角度で撃てば、
その速さを知ることによって、
どのように弾が飛んでいくか、
どこにどのくらいの速さで落下するか、
計算することができます。

（実際には放物線になるわけです。

　水平方向の力、重力加速度、山の高さ、
　上方向の力、角度によって、
　落下位置、落下速度、落下時間が求められます。）


Projectile motion

「現実」と「真理」

このブログでは、これから、
量子力学と意識の変容の深い関係を探索していきます。

量子力学を含めて、
宇宙の始まりについてや、素粒子の姿や、
力の働きと解釈や、次元や、
タイムトラベルや、平行宇宙（パラレルワールド）について、

物理学者や天文学や数学者の間でも、
多くの解釈の相違や、意見の違いがあります。

時間が経つにつれて、
皆が始めはそうは思えなかったことが、
次第に納得してきて、時と共に、
皆が合意できるようになってくるものもあります。


これは、「現実」「真理」という意味の
個人個人のとらえ方にも影響してきます。


現実（ウキペディア）
現実（英: Reality, Actuality）は、いま目の前に事実として現れているもののこと。対語は虚構(フィクション)ないし理想。あるいは現実とは、個々の主体によって体験される出来事を、外部から基本的に制約し規定するもの、もしくはそうした出来事の基底となる一次的な場のことである。現実とは区別されるものは、夢や想像、観念、虚構(現実を装った虚偽ではない)など、思い描かれたり、仮定されたり、似せて作られたもの、擬えて作られたりするものなどである。

真理（ウキペディア）
真理（しんり）とは、本当のこと、また本当であること。ありのまま誤りなく認識されたことのあり方。ラテン語のvereは、ありのままのものの意。ギリシア語：αλήθεια (aletheia)、ラテン語：veritas、英語：truth、ドイツ語：Wahrheit、サンスクリット：satya



私たち人間の特徴は、
ひとつには、個人的な信念や観念がそれぞれあり、
それに応じて、現象なり、経験が
対応して出てくるということにあります。


Eight Wonders of the Mathematical World

今の科学は、昔と比べて次第に 進歩していることは事実ですが、

今の科学は、昔と比べて次第に
進歩していることは事実ですが、

実際には、分からないことが非常に多い状態です。

調べれば調べるほど、矛盾した結果を得たり、

さらに、重力のように、計算はできるけれども、
どのような仕組みで働いているか、本当のところが
まったく分かっていなかったりするものもあります。

宇宙の質量も、
ビックバンの計算値が今の観測計算できる宇宙の質量と合わず、
９割以上が「行方不明」になっていて、

それを埋め合わせするために
「ダークマター（見えない暗黒物質）」
というものを考えている状態です。


しかし、最も根本的なことは、

「物質が何によってできているか」

「どのようにして物質世界ができているか」

という問いでしょう。


みなさんは、物質とエネルギーの「粒子性」と「波動性」
という言葉をご存知だろうと思います。

「粒子性」とは、粒、点の動きを意味し、
「波動性」とは、水の波のような動きを意味します。

これらは、人間の視点で考えると、
一緒の、同じ性質とは思われにくいものです。


物質の元が、一体何によって構成されているか？
という問いに対して、

「物質は、すべて原子から出来ている」ということは、事実ですが、

実際に、細かく調べていくうちに、
原子は、原子核と電子から成っており、

さらに現在では、もっと細かい素粒子群で
構成されていることが分かってきています。

そして、その性質を研究するうちに、
非常に奇妙な事実が明らかになってきたわけです。


Dr Quantum (超訳)

「量子力学」と「意識の変容」

このブログでは、

「量子力学」と「意識の変容」

について考えてみたいと思います。


なぜ、量子力学なのか？

それは、この量子力学には、
人間の意識の変容のきっかけを説明する、
大きな手がかりがあるからです。

また、このブログでは、

・時間
・空間
・無限性
・神聖幾何学
・タイムトラベル
・パワレルワールド
・宇宙の始まり
・ニュートン
・アインシュタイン
・次元
・音
・波動
・量子
・粒子
・意識
・変容
・奇跡


についても書いていきたいと思います。