量子力学と意識の変容(宇宙と人間の無限性について)

量子力学をどのように生活に活用するか、量子力学と意識の変容とタイムトラベル・パワレルワールドの究極の可能性を探求します。

宇宙の構造に直接関係している定数:プランク定数とそれを発見したマックス・プランク

2012-03-14 | 日記
量子力学や、宇宙創成期の仕組み、
パラレルワールド(平行宇宙)、タイムトラベルなどを調べていると、
創造の秘密を握るとても重要な鍵となっている言葉があります。

それは、プランク定数です。

プランク定数 Wikipedia
プランク定数 = 6.626068 × 10-34乗 ( m2乗 kg / s )
プランク定数(プランクていすう、プランクじょうすう、Planck's constant)は、量子力学の基礎となる単位を示す物理定数である。量子力学の創始者の一人であるマックス・プランクにちなんで命名された。一般に h と記される。



マックス・プランクは、ただ一心に黒体放射の研究をしていく内に、
図らずも宇宙の根底にある非常に重要な構造を明らかにしてしまった方です。

どうして、鉄の溶鉱炉での明るさの研究(プランク定数)が、
宇宙の構造空間と時間)と、その中で働く力のすべてに、
直接つながっていて、深い関係があるのか?

本当に不思議な話です。


このマックス・プランクの登場から、突然、物理の歴史は一転し、
古典力学 → 量子力学 の時代に入ります。

その点で、マックス・プランクという方は、
アインシュタインと同等か、もしかするとそれ以上の
偉大な物理学者であるともいえます。

(なぜなら彼こそが、今日の量子力学そのものを打ち立てた人物だからです)


※通常、常識的には、
古典力学(プリンキピア)を打ち立てた ニュートン と
相対性理論を打ち立てた アインシュタイン とを
物理学の二大巨頭と考えますが、

実際には、アインシュタインは、量子力学を否定していました。
(「神はサイコロを振らない」)

「神はサイコロを振らない」Wikipedia
光量子仮説によって光電効果の理論的な説明付けを行うなど、初期量子論の確立に多大な貢献をした。しかし、量子が確率論的に振舞うとする量子力学自体については、アインシュタインは、「神はサイコロを振らない」(1926年12月にマックス・ボルンへの手紙にある記述、"Der Alte würfelt nicht.")と懐疑的な立場をとった。


ニュートン
(古典力学:相対性理論の光速度と重力に対する
 時空の歪みゼロとした換算 地球上で誤差の小さい概算


アインシュタイン(光速度に対する一般相対性理論)

この二人の考えは、
「因果関係の明確な計算が可能である」とする「決定論的な物理学」として
同じ立場で、つながっています。

アイザック・ニュートン - Wikipedia
ニュートンは主著『プリンキピア』においてラテン語: "Hypotheses non fingo"(和訳 われ仮説を立てず)と宣言した。あくまで観測できる物事の因果関係を示すという哲学、解釈を展開した。

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」

それに対し、量子力学は、
まったく別の考え方、扱い方になります。

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


因果律決定論的 古典物理学
・・・
ケプラー
ニュートン
アイザック・ニュートンの『光学』
ニュートンは、今日の「光の粒子・波動の二面性」を理解していた方でした
シモン・ラプラス・・・
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
マイケル・ファラデー(電気と磁気の研究)
ファラデーの電気と磁気についての研究が、それを基点に発展し相対性理論と量子力学につながります
 → ジェームズ・クラーク・マクスウェル(電磁方程式)
マックスウェルの電磁力統合
マクスウェルの光の電磁波説 「光は電磁波の一種である」
――――――――――――――――――――――――――――
【量子力学 確率論
  → マックス・プランク(黒体放射 プランク定数)
  (→※【因果律・決定論的立場】アインシュタイン 光量子仮説
    →ニールス・ボーアボーアモデル前期量子論
     →ヴェルナー・カール・ハイゼンベルク不確定性原理
      →エルヴィーン・シュレーディンガー波動方程式


※アインシュタインは、非常に不思議な立場にあります。

彼は、光量子仮説で、ニュートンを補佐して、
光電効果を説明し、粒子と波動の二重性を表明しました。

(これは、光と量子力学の根本的な性質です。
 そしてこの発表により、量子力学の基礎が始まりました)

量子力学 - Wikipedia
ニュートン力学では、物体に、初期値すなわち「位置と運動量」を与えれば、その物体の運動は完全に決定される。しかし、実際には、原子や分子、電子、素粒子などの非常に小さなスケールの現象(微視的現象)を扱う場合、粒子の位置と運動量は同時に両方を正確に測定することができない(不確定性原理)。また、原子や電子が粒子としての特徴をもつと同時に波としての特徴をもつ(物質波の概念)ことが知られている。一方、光や電波のような電磁波もまた、波としての性質を持つと同時に粒子としての特徴をもつ(光量子仮説)ことが知られている。このような性質をもっている量子という概念を導入すると、量子の確率分布を数学的に記述することができ(確率解釈)、粒子や電磁波の振る舞いを理解することができる。これを量子力学と呼ぶ。


同時に、アインシュタインは、
量子力学の不明瞭な電子の動き(確率的存在)に関しては、
これを受け入れず、量子力学自体を否定していました。


※また、同時に、プランク定数の発見者である
マックス・プランク自身も、自らの
エネルギーが量子的に放射されているという考え方に、
(古典物理学の立場から)疑問を呈していました。

しかしながら、マックス・プランクは、
エネルギーの量子化という概念は納得できないけれども、
こう考える以外に、黒体放射の現象を説明することができない、
と、プランク定数を表明したわけです。


マックス・プランク Wikipedia
マックス・カール・エルンスト・ルートヴィヒ・プランク(Max Karl Ernst Ludwig Planck, 1858年4月23日 - 1947年10月4日)はドイツの物理学者で量子論の創始者の一人である。「量子論の父」とも呼ばれている。黒体から放射されるエネルギー(黒体放射)に関して、熱力学の理論シュテファン=ボルツマンの法則(または、ヴィーンの変位則)から導かれる予測と実験的に求められた結果(レイリー・ジーンズの法則)との間に矛盾があることが知られていた。プランクは光のエネルギーが、ある最小単位の整数倍の値しか取ることが出来ないと仮定するとこの矛盾が解消されることを発見し、放射に関するプランクの法則(1900年)を導出した。またこの過程で得られた光の最小単位に関する定数(1899年)はプランク定数と名づけられ、物理学における基礎定数の一つとなった。プランクが導いた結果は、後にアルベルト・アインシュタイン、ニールス・ボーアなどによって確立された量子力学の基礎となるものであった。

Blackbody Radiation


黒体放射 Wikipedia
黒体(こくたい、英: black body)あるいは完全放射体(かんぜんほうしゃたい)とは、外部から入射する熱放射など(光・電磁波による)を、あらゆる波長に渡って完全に吸収し、また放出できる物体のこと。黒体放射とは黒体から放射される光。温度が低いときは赤っぽく、温度が高いほど青白くなる。夜空に輝く星々も青白い星ほど温度が高い。温度はK(ケルビン)で表示される。黒体からの熱などの放射を黒体放射と言う(以前は黒体輻射ともいった)。ある温度の黒体から放射される電磁波のスペクトルは一定である。温度 T において、波長 λ の電磁波の黒体放射強度 B (λ) は、
で表される。これをプランク分布という。
物理的に黒体放射をプランク分布で説明するためには、黒体が電磁波を放出する(電気双極子が振動する)ときの振動子の量子化を仮定する必要がある(プランクの法則)。つまり、振動子が持ちうるエネルギー (E) は振動数 (ν) の整数倍に比例しなければならない。 E = nhν (n = 0, 1, 2, ...)
この比例定数 h = 6.626×10-34 [J・s] は、後にプランク定数とよばれ物理学の基本定数となった。これは物理量は連続な値をとり、量子化されないとする古典力学と反する仮定であったが、1905年にアルベルト・アインシュタインがこのプランクの量子化の仮定と、光子の概念を用いて光電効果を説明したことにより、この量子化の仮定に基づいた量子力学が築かれることとなった。

マックス・プランクの導出の黒体放射法
Max Planck's Derivation Blackbody Radiation Law


黒体放射 Blackbody Radiation The Physics Hypertextbook


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