電磁力は光を媒介して伝わりますが、

Question

光は物質とどのように作用していて、それら物質間電磁力の斥力や引力へと変換され作用しているのか細かく教えて下さい。

tsumina · Accepted Answer

その質問はナンセンスですね。ミクロの素粒子である光子が、どうやって電磁力を媒介しているかを、マクロの力学と粒子の感覚で理解しようと思っても答えはありません。

ミクロの世界では、

この世に場が存在するとします。場と言うのは、隣り合った空間のある値を、常に揃えようとする性質を持っていることです。空間に、バネが、縦横に張り巡らされているようなものですね。

この中で、ゲージ原理という、この時空で場をはかる座標軸を任意にとっても、物理法則は同じ形をとるという原則があり、作用を想定して最小作用の原理により運動をあらわす方程式を導くと、相互作用の形が自然に決まってしまう・・・ということです。

この方程式を見ると、相互作用する物質が、光子を出し、光子を受け取り、電磁気力を媒介しているとみなせるって言うことなのです。光子を出すと、力がどう伝わって、それが空間を飛んで、受け取った側がどう動くから力が伝達されたことになるのか・・・という、日常感覚の説明は、だれにもできません。あくまで、この世の相互作用を、普遍的原理から導き出した結果を解釈しているだけです。電磁気力の光子だけではなく、強い力、弱い力なども同じ形式で体系化されています。

abikon990-08321-3-29 · Answer

電気と磁気という二種類の力を生み出せるものは渦意外に存在しません。先の回答の、便宜上小さい球体で表したものが渦である素電子です。下図では、渦を横からの断面で表しています。この渦が生じる流体を成しているものが真の素粒子＝零次元空間です。

「光子を出すと、力がどう伝わって、それが空間を飛んで、受け取った側がどう動くから力が伝達されたことになるのか・・・という、日常感覚の説明は、だれにもできません」説明できないのは間違っているからです。それが科学的な考え方です。

abikon990-08321-3-29 · Answer

こちら↓に全て書いてあります。

『素粒子と宇宙の疑問 知りたい肝心のところをとことん具体的に解説 ーこの世界は何からできているのか 宇宙はどのように始まり終わるのかー』 https://www.amazon.co.jp/dp/B08DNG1HS1

ちなみに電磁気力を媒介しているのは真の素粒子＝零次元空間です。

海猫の怒り · Answer

まずは古典電磁気学の範囲での理解と動力学との関連を確認して、どこまで量子論を学ぶべきか？を考えたいと思います

そのあたりを概観したのちに、質問者殿の理解のどこが不足していて、このようなご質問に至っているかを学び進められると、理解が深まると思います

【１】電磁波としての性質を浮き彫りにするために、電波レベルでの力学量の伝達の描像を確認してみます

電波利用の標準的な経路は
　回路電流①→送信アンテナ②→空間③→受信アンテナ④→回路電流
と言った感じでしょう

①回路電流の振動は、送信アンテナ中に、インピーダンスに即した準定在波状態を産み、電荷分布（電束密度）の変化（振動）を生じさせます

②アンテナ中の電束の変化は見かけ上、変位電流となり空間にベクトルポテンシャルが放射されます
　電波・電磁気学の範囲では、ベクトルポテンシャル≒光≒コヒーレント光子集団と考えて問題ないと思います

③空間をベクトルポテンシャル（光・電波）は飛んでいきます
このとき力学の世界観との違いは、ベクトルポテンシャル≒光が、エネルギーも運動量も情報も持って、光と一緒に飛んでいくということです

④受信アンテナ内のキャリア電子は、ベクトルポテンシャルを感じて、振動運動を得ます。振動エネルギーや運動量は、電子の持つ電荷の性質により、光から「電場」と呼ばれる抽象概念から得るという描像を電磁気学は語ります
電荷のマクロな振動により、電流・熱・磁束密度・再輻射などを生じ、力学現象が発現します

【２】次に光の量子論と電波・アンテナ電流モデルの差異を考えて、相互作用の理解がどこまで深まるか？を見ておきます

古典的な光では、波長が短い電波と考えるだけですから、アンテナと電流を、原子分子の双極子モーメントの変化と分子内電流を考えることなので、大きな問題ありません
分子の双極子モーメントを、できるだけ量子論的に扱えさえすれば、光の方が原子の何百倍も大きいので、光をただの電波として考えることができる場合が多くあります
これが「量子光学」的近似で、多くの光学分野では現象をよく説明します。ただ力学現象はテリトリーになりません

光子自体の発生消滅の性質や、コヒーレンス、カオス、散乱などを考えるために、光自体を量子として扱う「光の量子論」では、エネルギーは「核子などの素粒子の反応」自体を扱うレベルではないものの、光を量子化してあつかいます
このレベルまでなら、普通に物理・化学系の物理の学びを深めていけば、なんとか学部内で到達できると思います
ただ、このレベルに及んでも、ベクトルポテンシャルが、エネルギーと運動量（電場と磁場）を伴って光速で飛んでいるという、古典電磁気学の描像以上には、電磁気とマクロな力学の関係を深くは結び付けてはくれないのです

私は、光と物質の「マクロな」相互作用を考えるためには、まず古典電磁気学的描像（電気の相対論）で、電磁場の発生・吸収とポテンシャルの理解を深めなければならないように思います

たとえば、光がガラスの表面に到達したとき、４％がコヒーレントに反射され、９６％がガラス内を伝わる。このときガラスの表面数μmで「光とガラス分子の間に何が起きたか？」をどこまで、古典電磁気学で説明できるか？あたりを深く学ぶことで、相互作用の理解はかなり深まるように思います

ぜひご健闘を！

かわごえ · Answer

暗闇でも伝わります。光は無関係。

isoworld · Answer

「電磁力は光を媒介して伝わります」ということ自体が間違いです。

電磁力は光を媒介して伝わりますが、

その質問はナンセンスですね。

電気と磁気という二種類の力を生み出せるものは渦意外に存在しません。

こちら↓に全て書いてあります。

まずは古典電磁気学の範囲での理解と動力学との関連を確認して、どこまで量子論を学ぶべきか？を考えたいと思います

暗闇でも伝わります。

「電磁力は光を媒介して伝わります」ということ自体が間違いです。

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