新・サワラちゃんの宇宙・素粒子物理学入門-007

 

サワラちゃん

                                                  

　　　　　　　　　            新・サワラちゃんの 

叔父さん、叔母さんの 
宇宙・素粒子　物理学入門

                                          007

 

 

 

 晴れたり、曇った日が続いています。天気の良い日の夜空に張り付いたような星空。空気が澄んでいますので、余り星が瞬かないんですね。冬空は大陸性高気圧が安定してきますので、星の観測には打ってつけの季節です。

 産業技術総合研究所・提供

 

　月の裏側面は低地が多く暗く見える「海」の部分に、、巨大衝突の痕跡とみられるプロセラルム盆地があるそうです。約４０億年前に直径数百キロ・メートルの小惑星などが衝突して月の表側の「高地」がはぎ取られ、表と裏が非対称な現在の月の姿になったとされています。

月は太古の昔、地球に衝突した惑星か、隕石の激突で、地球の一部分が宇宙に吹き飛び、それが長い間に集合して月という惑星となったとか、地球の傍をたまたま通過した惑星が捉えられて、地球の衛星になったとか諸説あります。

 

 

　月面には宇宙人の基地が有るとか、宇宙人の遺跡のようなものがあるとか、半重力物質が埋蔵しているとか、宇宙人が月の中に生活しているとか・・・・面白い話が数多くありました。

アメリカの宇宙船が着陸しているようですが、火星と同じくらいに不明なことが多いのでしょう。地球でさえまだまだ解らぬことばかり。約４０億年前に直径数百キロ・メートルの小惑星がぶつかったとすると、地球が出来上がって間もない頃のことですね。

６，７００万年ほど前にアメリカ大陸のユカタン半島に巨大な彗星が激突して、これが地球の気候を激変させ、恐竜などの滅亡に繋がったという学説もあるくらいです。メキシコ湾はそのときの激突の大穴の名残なのでしょうか？？？

                                                        

 

　　　　　　　　　　　　　　　「量子コンピューター」について

 

　これまで数回の間、量子力学について書いてきました。なにやら得体の知れない世界に飛び込んだかのような、錯覚を覚えられたような感じがすると思います。われわれが日ごろ眼にし肌で感ずる世界は、原子より小さなミクロの世界とは違った巨大なマクロの世界の現象なのですね。

 

真平らな金属の表面は、触っても、真近で見ても滑々の状態ですが、光学顕微鏡や電子顕微鏡サイズのレベルで見てみますと、驚くような世界が見えてきます。われわれの眼の解像力はピントのはずれの顕微鏡同然と言うところでしょうか。

 

 

 

 

　原子核一つとっても、中心に物質なるものが存在しているのか、はたまた存在していないのか、細分化しても、細分化しても究極のものが見つからない。とうとう一次元のバネのような超弦というようなものまで出てくる始末。挙句の果てに電子などを、光でその位置を確かめようとすると、確率的に存在しているなんて・・・・数学的表現になってしまう。　なんか蒟蒻問答をしているような感じになってしまう。

 

 

　　　　　　　　　　　　　　　　ジョン・フォン・ノイマン

 

 

*　ジョン・フォン・ノイマン（ハンガリー名：ノイマン・ヤーノシュ）

量子力学の解釈の中で現在主流のコペンハーゲン解釈は、ノイマンの考えが最も大きな影響を及ぼした。彼は量子力学の波動関数の収縮という現象を、量子力学の数学的枠組みで説明することができないことを証明した。

 

ハンガリー出身のアメリカの数学者。20世紀科学史における最重要人物の一人。数学、物理学、光学、計算機学（ノイマンコンピューター）経済学、気象学、心理学、政治学に影響を与えた。原子爆弾開発や、その後の核政策への関与でも知られる。

 

日本に対する原爆投下の目標地点を選定する際には「京都が日本国民にとって深い文化的意義をもっているからこそ殲滅すべき」だとして、京都への投下を進言した。 

 

 

光量子仮説、不確定性原理、波の収縮・　コペンハーゲン解釈と、とうとう得体の知れない嘘のような本当のような話になってきました。昔ニールス・ボーアとアインシュタインが原因があって結果がある！　神様はサイコロ遊びをしない！と大論争をしたそうですが、一般の我々が戸惑うのは無理からぬことです。

 

ＪＡＸＡ、国立天文台、大学の教育機関の教授が述べていることですから、鼻につままれた感じであっても、信じるほかありませんが・・・・・　（＾～＾）

 

 

 

 

 

＜スーパーポジション＞　＜トンネル効果＞について

 

 量子物理学の歴史は1900年のマックス・プランクから数えて、一世紀を経ておりますが、思考方法が古典物理学とかなりかけ離れたようなところがありますので、俄かに信じがたいところがあります。そのことから一般人にはなかなか理解が難しい。　筆者も首を傾げることが沢山あります。

 

＜スーパーポジション＞　＜トンネル効果＞についてもさらに不思議さが増して来ます。簡単に概略を説明したいと思います。詳しく学ぶには専門の量子物理学の参考書（数学の式が羅列したようなことになったり、あるいは論理学と変わらないような記述になったりしますので、ある程度の準備と覚悟が必要です）や、一般書の中で下記のような一般向け（やさしい訳ではありません）の書籍もあります。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　リサ・ランドール

 

  

先日ご紹介した事もある＜リサ・ランドール＞の「ワープする宇宙　Ｗａｒｐｅｄ　Ｐａｓｓａｇｅｓ」・・　「Ｗａｒｐｅｄ　Ｐａｓｓａｇｅｓ」　　　Ｌｉｓａ　Ｒａｎｄａｌｌ

*Ｌｉｓａ　Ｒａｎｄａｌｌ・・　ハバード大学教授・専門-素粒子物理学。ＭＩＴ，プリンストン大学終身在職　権を持つ最初の女性教授。

 

 

 

 

 

＜スーパーポジション＞

 

 スーパーポジションは「量子的重ね合わせ」と言われるものです。電子が原子核の周りに雲状、霧状に存在するとされ、このような現象の様を＜重ね合わせ＞、＜スーパーポジション＞と看做されています。

・・・「一個の電子がＡ点にいる」状態と「同じ一個の電子がＢ点にいる」状態が共存しているのが真の電子の状態・・・・・

しかし、

1-電子がＡ点Ｂ点に両方いる状態。

2-電子はＡ点かＢ点のどちらかにいるのだが、どちらかにいるかは確率的にしか言えない。

とは違うとされています。・・・・なかなか紛らわしく微妙ですね。

 

このことは先回「波の収縮」で書きました＜コペンハーゲン解釈＞というような電子が恰も忍者になったような現象・・・・（雲状・霧状に広がる電子雲の確率分布が観測によって一点に収縮する）・・・に大きく関係してきます。

 

 

 

 

 

 ＜トンネル効果＞

 

「量子トンネル効果・Quantum tunneling」ともいいます。ミクロの粒子が通常では超えられないエネルギーの壁を稀に通り抜けてしまう現象（量子効果）。

高い壁の向こう側に、ボールを投げる場合を考えます。普通であれば、その壁を越える高さまでボールを投げる事が必要になります。つまり、壁の高さに相当する位置エネルギーよりも大きな運動エネルギーをボールに与える必要があるわけですね。壁の高さに届くようにボールに運動エネルギーを与える事が不可能な場合、その壁は「古典物理学的には乗り越えることができないポテンシャル障壁」となります。

しかし量子力学の世界においては、ボールを壁の高さまで投げる事ができないのに、ボールを壁の向うに投げる事ができてしまう。あたかも壁にトンネルが生じて、そのトンネルを通ってボールが壁をすり抜けるようだという現象が発生します。これを＜トンネル効果＞と称しています。

　　　　　　　　　　　　　　　　ニールス・ボーア

*　ニールス・ヘンリク・ダヴィド・ボーア（Niels Henrik David Bohr）

量子論の最大の牽引者。コペンハーゲンの理論物理学研究所（後、ボーア研究所）を根拠地として理論物理学のメッカとした。このボーア研究所による量子論の考え方を「コペンハーゲン解釈」という。アインシュタインと熾烈な論争を繰り返した。デンマークがナチスに占領される直前に、アメリカに渡り、マンハッタン計画にも参加した。

今、ミクロの粒子を壁にぶつけた場合、粒子と同時に波の性質を持つので、壁の向こう側にも回析によって届かせることが出来ます。音は音波ですから可能ですね。これと同じです。

しかし、現実問題としてボールをトンネル効果によって壁の向こう側に届かせることはゼロに限りなく近いですが、確率論的にはゼロではありません。

しかしながら半導体や集積回路を流れる電流を扱う場合などにおいては、このトンネル効果が無視出来ません。半導体などの電子回路が原子レベルまで極微になると、電子は本来の回路から逸脱し、別の回路に流出するという現象を起こします。こうなりますと二進数のノイマンコンピューターは演算処理が出来なくなり根本から崩壊します。

トンネル効果の応用例としては、走査型トンネル顕微鏡（STM）や、電子デバイスなど、多数存在します。

 アルベルト・アインシュタイン（Albert Einstein ）

 

　本日は3人の２０世紀における大物理学者を紹介しました。素粒子物理学分野で大活躍したわけですが、どういう訳か3人ともアメリカの原爆開発計画に参画しました。アインシュタインはフランクリン・ルーズベルトにドイツの原爆に対する恐怖感から原爆開発の促進を促した。結果的には最大のキーマンの一人となったのです。

当時、日本、ドイツ、アメリカが原爆開発を行っておりました。この3人の動向次第ではどのように歴史が変わったかは解りませんね。

本日は宇宙物理学＜インフレーション＞はお休みします。

 姉妹ブログ

　　　　茜ちゃんのつれづれ草＞

　　　　http://blog.goo.ne.jp/

      　日本の伝統芸術と芸能  

　　　　http://blog.goo.ne.jp/nippondentougeinou /

        茜ちゃんの「白洲正子著作集・読書日記」

         http://shirasumasako.blog.fc2.com/

        新・瘋癲老人日記　

        http://akanechan.at.webry.info/