2017-04

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≪ ベクトル解析 その1: 発散 ALL デルタ関数 その0 ≫

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粒子性 波動性

いろんな所で粒子性と波動性の関係や、それらがどれだけ相容れないものかというような議論がある。確かに両者は相容れないものように思える。しかしそれは我々が量子力学の確率解釈をなかなか受け入れられないからではないだろうか。

簡単にまとめると

粒子とは、ある時刻にはある空間の一点に必ず存在するもの

波動とは、ある時刻には空間的に広がった存在

というところだろうか。粒子の代表が電子で、波動の代表が光であるといえるだろう。量子力学の確率解釈で、これらがどう説明されるかという事に関しては様々な所で議論されているだろうから、ここで繰り返すことはしない。この事に関して私自身、分りやすい説明や新しいアイディアを持っているわけではない。

こういう問題に関して私が良くとるアプローチは逆の状況を考えてみるというものだ。つまり
「電子が波動の代表で、光が粒子の代表って世界はないの?」
という事だ。こういう問いかけは、自然観を鍛える良い方法だと思う(補足)。他にも良い問いかけはいくらでもある。
「この世界に電子がなかったら、重力がなかったら、光がなかったらどうなるの?」
と無垢な子供のように問いかけてみるのだ。それぞれの問いかけには様々なレベルの理解があるだろう。貴方がどう答えるか、どう思考するかで自然に対する理解が深まることは間違いないだろう。

それでは話題を元に戻して、
「電子が波動の代表で、光が粒子の代表って世界はないの?」
これについて考えてみよう。こう問いかけてみると、電子と光の本質的な違い、粒子性波動性を生み出す違いはなにか?という問題に帰着する。この問題に関する限り、私は質量が本質ではないかと思う。そこで、光は質量があり、電子は質量がゼロだという世界を考えよう。


Q:電子は原子核に束縛されて原子を構成するだろうか?
うーん、どうなんでしょう。電子が質量ゼロなんだから、束縛しようにもあちこち飛び回りすぎて原子核に捕まらないんではなかろうか。そもそも束縛力の電場は質量があるので、あまり遠くまで飛ばない。電子を捕まえるだけの力はないだろう。よって原子は構成されない、つまり我々人間の体は存在しないか、今とはまったく異なる別な構成をもつだろう。これは宇宙人だろうか(笑)


Q:電子は波動の代表者にふさわしいか? 
あちこち飛び回る電子は多分波動的性質が顕著になると思われる。

Q:光は粒子の代表にふさわしいか? 
光は重たいので飛びまわれず、空間の限られた領域に存在するだろう。つまり粒子的だろう。

Q:光が物質を構成するのだろうか? 
なんともSF的な話になってきた。光が原子核に捕まるか? そうだとしたらその力は何んだろうか。電子が束縛力を担うのだろうか? 私の中ではこれに対する答えはNO。各自で考えて欲しい。
光と光が電子によって束縛されることはあるか? ちょっと面白そうだ。
光と光の間に電子が飛ぶことは可能である。問題は引力か斥力かである。
答えを知っている人は教えて下さい。


こんなちょっとした思考実験でも非常に面白い。暇のある人は考えるだけじゃなくて計算して私に答えを教えて欲しい。 因みに光が質量をもつと、通常の理論では電荷は保存しない。


(補足)私は、個人レベルの自然観は鍛え上げられ、共通認識という意味での自然観は歴史が築くものだと思う。





  

コメント

不確定性原理の正体

今の物理学の基礎はアインシュタインの相対性理論とハイゼンベルグの不確定性原理ですが、
http://www.keirinkan.com/kori/kori_physics/kori_physics_2_kaitei/contents/ph-2/3-bu/3-2-4.htm#Anchor-34711

二重スリット実験を巡るアインシュタイン/ボーア論争
この結果は、量子力学における粒子と波動の二重性が、位置と運動量の不確定性よりも根源的な特性であることを物語る。アインシュタインとボーアの論争は、仮想的に、物理学者の脳裏で今なお継続中であると考えても良いだろう。
http://www005.upp.so-net.ne.jp/yoshida_n/kasetsu/subject/sub07.htm

光を定義し、光と光波光子を区別して光波と物質波のパラドックスを解決すると、

φ=2GM/r
Ez=m(cc-φ)、Ew=hν=Ez-pv

ΔEw=hΔν=Ez-ΔpΔx/Δt
Ez=ΔEw+ΔpΔx/Δt=hΔν+ΔpΔx/Δt

EzΔt=ΔEwΔt+ΔpΔx=hΔνΔt+ΔpΔx
m(cc-φ)Δt=mΔw^2Δt+mΔvΔx

(cc-φ)Δt=Δw^2Δt+ΔvΔx
(cc-φ)Δt=Δw^2Δt+Δx^2/Δt
(cc-φ)Δt^2=Δw^2Δt^2+Δx^2

cc-φ=Δw^2+Δv^2

絶対真空では、c=wだから、単に重力場の揺らぎですね

またもともと小澤の理論は、干渉計によって重力波が発見できるという理論的根拠になっているため、重力波の研究にはずみがつくとされる。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%8D%E7%A2%BA%E5%AE%9A%E6%80%A7%E5%8E%9F%E7%90%86

金属板の間の電磁場は、2枚の板の間に整数個の波が立ったモードの重ね合わせで表現できるが・・・
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AB%E3%82%B7%E3%83%9F%E3%83%BC%E3%83%AB%E5%8A%B9%E6%9E%9C

光の速度^2=粒子速度^2+波動速度^2

太陽表面から地上無重力状態の光波速度の変化を纏めました。
(万有引力定数:G、プランク定数:h、光波振動数:ν=光波速度:W/波長:λ)

1、太陽表面で静止(太陽質量:Ms、太陽半径:Rs、光波振動数:νs)
光波速度:Ws^2=c^2-2GMs/Rs
E=mc^2=m(Ws^2+2GMs/Rs)
=hνs+m(2GMs/Rs)

2、太陽上で移動(太陽半径+高度:Hs、移動速度:Vs)
E=mc^2=m(c^2-(2GMs/Hs+Vs^2))+m(2GMs/Hs+Vs^2)
=hν+m(2GMs/Hs+Vs^2)

3、太陽上で無重力軌道状態(2GMs/Hs:Vs^2=2:1、光波振動数:νsh)
光波速度:Wsh^2=c^2-3Vs^2・・・地球などの重心点
E=mc^2=m(Wsh^2+3Vs^2)
=hνsh+m(3Vs^2)

4、地球表面で静止(地球質量:Me、地球半径:Re、光波振動数:νe)
光波速度:We^2=c^2-2GMe/Re=299792458^2
E=mc^2=m(We^2+2GMe/Re)
=hνe+m(2GMe/Re)

5、地上で移動(地球半径+高度:He、移動速度:Ve)
E=mc^2=m(c^2-(2GMe/He+Ve^2))+m(2GMe/He+Ve^2)
=hν+m(2GMe/He+Ve^2)

6、地上で無重力軌道状態(2GMe/He:Ve^2=2:1、光波振動数:νeh)
光波速度:Weh^2=c^2-3Ve^2
E=mc^2=m(Weh^2+3Ve^2)
=hνeh+m(3Ve^2)

以上により、
c^2=Weh^2+3Ve^2=We^2+2GMe/Re=Wsh^2+3Vs^2=Ws^2+2GMs/Rs
重力ポテンシャル2GM/r+移動速度v^2=(光の速度c^2-波動速度w^2)
=粒子速度p^2である。

ひゃまの光の物質空間より

粒子と波動の二重性

過去のアトムさん、こんにちは
量子の二重性についても、ひゃまの見解が纏まりましたので、紹介します。

ド・ブロイは、「運動するいかなる物体も波を伴っているはずであり、物体の運動と波の伝播を分離することは不可能である」と仮定した。
http://www.th.phys.titech.ac.jp/~muto/lectures/QMI10/QMI10_chap01.pdf

ひゃまはド・ブロイ仮説をさらに進め、波動は光波でも物質波でも波として存在しててそれが光という不思議な空間を移動しているから、運動エネルギーと波動エネルギーをあわせて光の全エネルギーとした。

だから光はスカラー量であり、速さ=距離/時間の二乗、これが空間ね
まあ直流電源みたいもの、我々がエネルギーや物質といってる物はその直流電源で駆動する交流信号(物質と反物質が出会って真空になる)みたいなもの

A級アンプでいうと、縦軸がポテンシャル量、横軸が時間
http://www.dynavector.co.jp/lecture/aclass.html
物質と反物質が時間を逆流したりエーテルの風が吹かないから考えなくても良いなどの嘘をつくことなく、その直流電源によってエネルギーが流動する。

そもそも真空の性質を定義せず動作点を0として、止まっていても動いていても同じにはならない、変化があるといっているのです。

一般には、E=hc/λ、c=νλだから波長や振動数によって一個の光子のエネルギーがかわる。
http://www.photosynthesis.jp/light.html#1
でも同時にE=mc^2、E=hνでもあるわけだから一般見解は間違いだ。
http://www.keirinkan.com/kori/kori_physics/kori_physics_2_kaitei/contents/ph-2/3-bu/3-2-4.htm

ひゃまの光の物質空間では、
光c(light)とその振動である光波w(light wave)光子(photon)に分けるから
重力場では、光波速度w=√(c^2-2GM/r)、c:光の速度、2GM/r:重力ポテンシャル
2GM/r=脱出速度v^2とつり合うので、w^2=c^2-v^2、
光子の波動エネルギーは、Ew=hν=hw/λ=mw^2=m(c^2-v^2)

これなら地上基準のmc^2と、系の違いによる±mv^2がhν=mw^2という波動エネルギーがつりあう
どちらにしても地表に於ける重力場の波速w=νλは一定なのでhνの振動数νが変化し波長λが変わり質量も比例して変化する。 つまり赤方偏移、青方偏移が観測される。

たとえば地表eでは、Ee=hνe=m(we)^2=m(c^2-2GM/r)
周回軌道の衛星sでは、Es=hνs=m(ws)^2=m(c^2-2GM/(r+h)-v^2)
全エネルギーE=mc^2=hνe+2GMm/r=hνs+m(2GM/(r+h)+v^2)
2GM/r>2GM/(r+h)+v^2なら、νe<νs
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q14813282

だからE=mc^2=hν+mv^2の相関は、宇宙のどこでもエネルギーが不変なら変わるのは質量mであり光の速度cである。
地表と軌道衛星のようにE=mc^2=m(v^2+w^2)を不変にみるなら、変わるのはhνとmv^2の比である。

あー、過去のアトムさん、ひゃまです。
あれから、研究を進め、この光の波か粒子かという問題が根本にあると、解りました。 解ったといより、自分ではおぼろげに解っていたのですが、物理の歴史を知らなかっただけかも知れません。
媒質(空間)に光子空間があり、それを時間ベクトルにより波の伝達や物質に伝えてるという仮説です。 
まあ、テレビのフレーム走査みたなモデルで、時間ベクトルで光速に空間を走査してる。 エーテル排除になった光速不変の原理がこれで画面に流れる光が光速限界不変なのを説明できます。
これでちょっとした論文でも書こうと思って、調べていたらアトムさんのページに当たりましたの、寄ってみましたw

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