光は波ですか？それとも直進ですか？それとも粒子ですか？教えてください

光は波ですか？それとも直進ですか？それとも粒子ですか？教えてください

No.10 回答者： puyo3155 回答日時： 2018/11/04 17:12

＃４ですが、追記を。

アインシュタインの光量子説とか、粒子も波とみなせるとか、間違ってはいませんが、全部１００年以上前の、物質とはなにか？力とはなにか？がわからなったときの、量子論創世記の逸話です。科学史の話としては正しくても、光が波か、粒子かの答えにはなっていません。そういう論争があったというだけです。

現在は、場の量子論を中心に、素粒子の標準模型として、光を含めた力を伝える素粒子、物質を作る素粒子、すべてが、基本的には場の振動、すなわち波であるとされて理論化されている。その波が、相互作用を受けないときに、粒子として観測されたり、相互作用の中のエネルギー受け渡し単位として、まるで粒のように振る舞うだけで、いわゆる、物質が細かくなった、止まりうる、マクロから想像される粒子はこの世に存在しません。

まるで、１００年前のあいまいな論争が、今でも続いているかのような説明は、回答をミスリードします。誤解なきよう。

No.9 回答者： みょーーーーーーーーーーーーーーーーー 回答日時： 2018/11/04 13:38

どちらの面ももっています。

そしてすごいのはその事から光以外（電子とか色々）も粒子かつ波なんじゃ？と発想した事です。
それが量子論、量子力学に繋がっていくのです。

先人方は本当にすごいですよね。

No.8 回答者： head1192 回答日時： 2018/11/03 13:08

まず経緯を言います。

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光は波であるという説が有力だった。
しかしそれだと光電効果を説明できない。
アインシュタインは光は粒子の「一面もある」とすれば、この現象も問題なく解決できると提唱した。
そしてそれは受け入れられた。
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これが光粒子説の出発です。
出だしからして「一面もある」というあいまいなものです。

アインシュタインはマクスウェルの電磁方程式（光波動説）の支持者でした。
そのために電磁方程式のローレンツ変換が成り立つ空間を提唱したくらいです。（『動いている物体の電気力学』現在の特殊相対性理論のこと）
波動説を葬ることはできませんでした。

今では「光には波動の一面があり、粒子の一面もある」となっています。
もう少し言い換えれば「ある方向から見れば波動であり、別の方から見ると粒子の性質を示す」となります。
電磁エネルギーの伝達手段という立場で光（電磁波）を論じたいと思えばそれに合った記述（光波動説）で光を述べた方がやりやすいし、
粒子や素粒子の相互作用のなかで光（光子）を論じたいならそれに合った記述（光粒子説）で光を述べた方がやりやすいし。
それだけのことです。

それで何の不都合もないので、「光はどっちか」という議論は今は意義をほとんど失っています。
この「物事を矛盾なく合理的に説明できるなら『そういう世界になっている』と認めて差し支えない」
というのは物理の歴史を貫くコンセプトであり、物理の発展のバックボーンでもあります。
これを理解することはとても大切なことです。

（なにしろ今では「電子とはそこに電子という「もの」があるのでなく、電子という性質を示す「数学的な点」があるのである、となっています。
物質波、ひも理論など、なぜそこにそのような点が現れるのかという説明の試みです。）

No.7 回答者： fxq11011 回答日時： 2018/11/03 10:40

＞光は波ですか？それとも直進ですか

まずこんな日本語ありません。
波動としての状況・現象が観測される、一方で粒子としての状況も観測される、現状はそれだけのことです。

No.6 回答者： konjii 回答日時： 2018/11/03 09:58

群盲象を撫ぜるの例えのように、ある方法で実験すると波と言えたり（光の干渉）、別の方法で実験すると直進したり（レーザー距離計）、さらに別の方法で実験すると粒子と言えたりします（アインシュタインの検電箔の実験）。

しかし、その実態はまだ分かっていません。

No.5 回答者： doc_somday 回答日時： 2018/11/03 08:53

全ての粒子は波動であることが知られています。

振動数が大きくなればなるほど粒子性が強く表われます。

No.4 回答者： puyo3155 回答日時： 2018/11/03 08:29

光は粒子でもあり、波でもあるという２面性をすこし見方を変えたほうがいいかもしれません。

素粒子の標準模型で考えれば、光子すなわち光を含む１７種類の素粒子は、全て、空間に存在する場が、エネルギーによって励起し、それが振動として空間を伝わる現象として捉えられています。

・全ては波

と考えるほうが断然わかりやすい。しかし、

・波はエネルギーの塊で、その塊が、相互作用がない場合のみ、粒子として振る舞うように見える。
・だから通常の粒子とは違う。弱い力を受ければ、粒子の種類さえ変わったりする。
・反粒子と一緒になると、消えたり、大きなエネルギーから突如発生したりする。
・これら不思議な現象も、すべては波と考えると、別に不思議ではない。

ってことかと。素粒子のうち、力を伝えるのがボゾン、物質を作るのがフェルミオンです。
素粒子の多くは儚い不安定な存在なのに、世の名の多くの物質が安定なのは、

・クオークが強い力で結合して出来る核子（中性子と陽子）
・電子

がマクロとしては安定して、それが、光子が伝える電磁気力で強く結びついているからです。

そして、光は空間をまっすぐ進みます。空間が曲がれば、曲がった空間を進みます。場は空間の性質。素粒子は場の振動、波だとすればこれもまた自然なことですね。

ただ、なぜ空間には場があるのか？これはだれにもわかっておらず、標準模型の上位概念の理論に、多くの物理学者がチャレンジしています。

No.3 回答者： Mokuzo100nen 回答日時： 2018/11/02 22:42

いろんな顔を持ってるるんやで。

あんたと同じや。

No.2 回答者： にんたまくん 回答日時： 2018/11/02 22:39

難しい問題ですね。

光は波であり、粒子性でもあり、2面性を持っていると言われています。直進します。

分かりやすく説明しているところを探したのですが。以下参考まで。
https://wakariyasuku.info/科学の進歩/光は粒か波か%ef%bc%9f%e3%80%80光の正体とは%ef%bc%9f/

No.1 回答者： XR500 回答日時： 2018/11/02 22:25

粒子が波状に直進する、です。