量子力学の9 場の理論2
前回は存在確率の説明をしましたが、次は
”場の理論”とは何かを説明します。
”場の理論”とは
1）完全に数学の世界
２）粒子（量子）の存在確率を計算する。
３）粒子（量子）種類毎に個別な”場”が存在する。
４）空間のなかの無数の点（極小）上のベクトルを
想定して計算することが”場の理論”です。
我々の住むマクロの世界はニュートンやファラデーの
物理法則で説明することができる。（過去からの
物理法則の積み上げが可能で全て説明できた。）
しかし、原子や電子といった小さい粒子の物理現象を
物理学者は説明できない。なぜなら、今までの
マクロの世界で成り立つ様々な物理法則が
ミクロの世界では理屈や計算結果と実験結果が
食い違い適用できないからである。
例えば、原子核の周りに存在している電子が
どのようにしてそこにあるのか解らない。
プラスの電荷の原子核とマイナスの電荷の
電子が近くに存在している。マクロの世界では
プラスとマイナスの電気は放電してゼロになる。
では原子核と電子がぶつからない様に
遠心力で離れるように電子を回転させると
電荷の運動で電磁波が放出され、エネルギーを
失い、運動が止まってしまう。
そこで、物理学者は理屈は不明だが、電子が
原子核に落ち込まないで、実験結果の領域に
存在するような軌道を様々な今まで測定された
結果から導き出された定数などを利用して、
作り上げた。（でっち上げた）
しかし、この方法は意外にミクロの世界の
物理現象を説明できる方法だった。
理由はいまだに不明ですが。
物理学では、
電子のでたらめな存在を”量子ゆらぎ”と呼び。
電子の軌道を”波動関数”と呼ぶ。
波動関数の波動は”波の動き”
原子の中では原子核のプラスの電荷と打ち消し合う
のに必要な数だけ原子核を遠巻きにするように、
電子が”空っぽの空間を飛び回っているみたいな”
のが原子の姿です。（電子は飛んでなく存在するだけ）
水素分子は
２つの水素原子が接近し、原子核を遠巻きにして
いる球状の電子の軌道が具合の良くなるまで
お互いに重なり合う。
2個の電子は2個の水素原子核の軌道を互いに
行き来する。電子の存在確率の高い領域は
軌道の重なっている部分である。
（実は世界の全ての電子は同じで個々の区別は
できない。）
地球上では水素分子が存在するが水素原子は
ほとんど存在しない。
それは、水素原子でいるより2個が結合して
水素分子でいるほうが結合エネルギーの分
安定しているからです。
（ここは学校で習ったことが正しい。）
そのような理由で、分子ができるのである。
次は、場の理論の計算結果と測定結果の
関係を説明したい。
参考文献
ヘルマンワイル 精神と自然 岡村浩訳 ちくま文芸文庫
Ｐ．Ａ．Ｍ。ディラック 現代物理学講義
有馬朗人 松瀬丈浩共訳 培風館
Ｒ．Ｐファインマン 物理法則はいかにして発見されたか
江沢洋訳 岩波書店
治部真理、保江邦夫 脳と心の量子論
講談社ブルーバックス
次もほかの不思議な量子科学について書きたいと思います。
つづく。