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量子とは物質なのでしょうか?

A 回答 (10件)

量子とは、粒子と波の性質をあわせ持った、とても小さな物質やエネルギーの単位のことです。


http://www.mext.go.jp/a_menu/shinkou/ryoushi/det …
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量子は、離散量の概念なので、あいまいすぎます。

量子を、標準模型の素粒子としてみましょう。

素粒子は、17種類あり、物質を作るのがフェルミオン。力を伝えるのがボゾンです。
具体的に、考えてみると、

物質は、原子からできている。
原子は、電子と核子からできている。 (電子はフェルミオンです。電子と核子を結び付けるのが電磁力を伝える光子でボゾンです。
核子は、中性子と、陽子からできている。
中性子も陽子も、アップクオークとダウンクオークからできている。(アップクオークもダウンクオークもフェルミオン、強い力を伝えるのがグルーオンというボゾンです)

というわけで、物質は、素粒子で言えば、

アップクオーク、ダウンクオーク、電子、グルーオン、光子でできている。
うち、アップクオーク、ダウンクオーク、電子のフェルミオンでできているともいえる。

でも

物質の質量のうち、アップクオーク、ダウンクオーク、電子の質量の合計は1%。ほとんどは、グルーオンによって閉じ込められた結合エネルギーに依存します。
核子に対して電子は、ものすごく離れた場所にあります。東京駅に1mの核子があれば、電子の最小軌道でさえ100km。物質の中身はすかすかなのです。
でも、物質の大きさや硬さを感じるのは、電子と核子を結び付ける、光子による電磁気力を感じていることになります。
また、フェルミオンも、ボゾンも、従う統計法則が違うものの、同じような理論で導かれます。素粒子は、粒子性と波動性の2面性をもちますが、ざっくり言えばエネルギーの波です。
このなぜか空間に存在する場がエネルギーで励起して、相互作用なしに伝わると粒のようにも見えるっていうだけ。
この素粒子は、反粒子と会うと消滅したり、エネルギーによて空間から突然生まれたりします。弱い力が働くと、なんと素粒子の種類まで変わってしまいます。

など、いわゆる素粒子レベルで言えば、すべてはエネルギーの粒というか、励起現象であり、マクロで思うところの物質が、小さくなったイメージの物質はこの世には存在しません。
17種類の素粒子のうち

アップクオーク、ダウンクオーク、電子、グルーオン、光子など、安定した主要な素粒子が、核子や原子をつくり安定していること。
その原子の組み合わせが、安定したまま科学反応することで、様々な物質を作り出している。

それを人間は物質・・・と思っているってことです。
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>量子とは物質なのでしょうか?



これは良い質問だ。
みんな、一生懸命考えよう。
私は、ビールを飲みながら「相棒」を見て寝る・・・。
杉下右京は、小さなことが気になる、と言っているので、彼にも考えてもらおう。
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「量子とは物質なのでしょうか?」と問う前に、


「物質と何なのでしょうか?」とは問わないのですか?

なぜ物質と何なのかを問う理由について書けよ
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佐野量子は、日本の元タレント・歌手・女優。

その前はヤンキー。
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↑あ、これ、ノーベル賞取ったら、末席に私の名前を加えておいてねw

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人知を超えた存在w



エネルギーが物質に変換されることは分かっても、いったい何が起きているのかさっぱりわからない。しかし(この世に)物質がなければ時間も空間もなく、それがあって初めて意味を持つ。
物質があれば万有引力が働き(ニュートン)、それが時空となり(アインシュタイン)、また空間は斥力を生み宇宙の膨張は加速している。
今のところ、物質が生む引力と空間が生む斥力とは別々に考えられているが、これらが統合されれば私たちはより一層深い理解を得られることだろう。
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物質であっても良いけど、普通はエレルギーだな。



その物理量を測定すると離散的な値をとる対象であって、大抵はエネルギーである。
とドイツ人が決めた。

Quant { noun neuter }
Objekt, das durch einen Zustandswechsel in einem System mit diskreten Werten einer physikalischen Größe, meist Energie, erzeugt wird
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「量子とは物質なのでしょうか?」と問う前に、


「物質と何なのでしょうか?」とは問わないのですか?
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空間に量と質をもって存在する物ですので、物質ですね。

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自分で実験を行わず、過去に行われた実験に対して、別の解釈を加える論文は存在していけないのでしょうか。
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回答、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

天文学では他人の観測結果の利用は日常らしいですよ。
また測定の誤りを指摘する論文や、
自分の結果との矛盾を指摘する論文は物理でも
日常的です。

ワトソン&クリックのDNAの発見も、他人や先達のの実験結果の
再解釈が大きいですよね。

誰の実験なのか、論文に書いとけば良いと思います。

Q万有引力の式を微積なしに導く方法などが書いているサイトはないでしょうか?

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Q現在、物理学の一番難解な理論

物理学には、素粒子論、原子物理学、物性物理、天体物理学など、色んな分野がありますが、その中で最も難解な理論は何でしょうか?

一般相対論は世界で3人しか理解できないだろう、、って言われていました。
今、世界で3人しか理解できない理論の名前を教えてください。

Aベストアンサー

自然科学が他の学問と比べて信用ができる根拠は、コロンブスの卵のように、一度解ってしまったら当たり前なことばかりなことからです。解ったと言われながら論理が込み入っていて、それを理解するのが難解な場合、自然科学者はその理論を信用しません。その点が、自然科学が人文科学と際立って違うところです。

でも、物理学ですでに確立されている理論が多くの人には難解に見える。それは事実です。でもそれは、その理論を記述している固有な言葉遣いに慣れていないからに過ぎません。それは、ちょうどフランス語を習い始めた日本人にはフランス語がちんぷんかんぷんで難解に聞こえるのと同じです。でも、フランスでは4歳の子供でも流暢なフランス語を話しています。要するに慣れなのです。

もちろん、自然科学といえども難解な問題というのがあります。それは、その理論が未完の場合です。読んで字の如し、未完の問題ですので、未知の部分が多過ぎて、その理論を提示した本人も自分で何を言っているか解らない。だから誰が読んでも解らない。そんな問題なら物理学にはいっぱいあります。

私には、同じ未解決で、だから難解な物理学の問題の筆頭は、人間の営み、特に精神界の営みを如何に数値化して物理学の対象として論じられるようにするかという問題です。これは近年複雑系の物理学と呼ばれている、非平衡非線形な現象を取り扱う非平衡統計力学や、非可積分系を取り扱う非線形力学の分野の研究対象になり得ます。

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人類が対象としている自然科学の領域で、特に物理学が精密科学と呼ばれ多大な成功を収め信用されているのは、物理学が今まで対象としてきたものが自然界の中でも最も簡単な事象を対象としてきたからです。簡単だから解ける。だから信用ができる。実は、物理学者はこの自然界には彼らが対象としている現象よりもはるかに複雑で難解な事象が存在していることは承知しているのです。でも、そんな問題は今の人類の知的蓄積の段階では解けないことも知っている。だから、今の時点でも解けそうな極端に簡単なほんの少しの事象にその興味を限ることにして、今までやってきたのです。そして、そんなほんの少しのことが解るようになっただけで、これだけ目の見張る片大の技術革新に貢献できたのです。

実は、今まで物理学者がその複雑さゆえに意識的に避けてきた非線形現象など、自然科学には広大な未知の研究領域が残されています。近年の非線形数学の発展や非線形力学の発展は、その未知の領域のほんの入り口を触りだしただけです。その入り口の向こうに、とてつもない広大な領域が広がっています。今後の物理学の発展は想像だにできない展開を示すことでしょう。まさにこれからの若者の学問だと思います。

追記:例えば、素粒子物理学は、この宇宙を形作っている物質の根元のありようは何かと問います。クオークやストリング等々です。さてそれが究極的に解ったとしましょう。でもそれって、例えばこの車を形作っている究極の物質は何かと問いかけて、それが鉄であることを明らかにしようとしていることと同じですね。

もちろん、車が鉄で出来ている事を知っていることは車を理解する上で重要ですが、それで車が解った事になるでしょうか。同じように、この宇宙を形作っている物質の根元のありようが何かが解ったら、この宇宙が解ったと言って良いのでしょうか。ことほど左様に、今までの物理学は、この宇宙を形成している根元的な物質をを論じ、そのことが素粒子物理学と宇宙論を結びつけていますが、そこがうまく理解したからと言って、この宇宙を理解できたことにはなりません。

早い話、それが解ったからと言って、なんでうちのカミさんが今朝そんなに怒っていたのかが判るようになる訳ではないからです。そして、うちのカミさん怒っている現象もこの宇宙で起こっている自然現象なのです。これを心理学でなく、確率過程における典型的な非線形現象として論じることによって、立派な物理学の研究対象になるのです。このことに気づかせてくれたのが近年急速に発展し始めた複雑系の物理学なのです。

自然科学が他の学問と比べて信用ができる根拠は、コロンブスの卵のように、一度解ってしまったら当たり前なことばかりなことからです。解ったと言われながら論理が込み入っていて、それを理解するのが難解な場合、自然科学者はその理論を信用しません。その点が、自然科学が人文科学と際立って違うところです。

でも、物理学ですでに確立されている理論が多くの人には難解に見える。それは事実です。でもそれは、その理論を記述している固有な言葉遣いに慣れていないからに過ぎません。それは、ちょうどフランス...続きを読む

Qシュレディンガー方程式 - Wikibooks https://ja.m.wikibooks.org

シュレディンガー方程式 - Wikibooks
https://ja.m.wikibooks.org/wiki/%E3%82%B7%E3%83%A5%E3%83%AC%E3%83%87%E3%82%A3%E3%83%B3%E3%82%AC%E3%83%BC%E6%96%B9%E7%A8%8B%E5%BC%8F
というのを見ました。

これによると唯一解けるとされる水素原子のシュレディンガー方程式は多数の数学的不正により解けた嘘の主張が広められていると読めます。

私は現在,理工学系の大学生ですが仲間内でも話題になっています。

量子力学は正しいのですか?

Aベストアンサー

当然、デタラメで正しくないですよ。

Q重力レンズの計算は一般相対論が必要なのか

「コズミック フロント☆NEXT▽アインシュタインの知られざる予言 重力レンズ」を見ました。
その番組の中で、ワイングラスの底で、重力レンズの効果を再現できると説明されていました。
すると、わざわざ一般相対論の難解な計算をしなくても、例えば、空気から水中に入る光の屈折の計算の応用で、重力レンズは説明出来るのでは?と思いました。
多分、有名なエディントンの日食の観測が、一般相対論の正しさを証明したはずなので、唯の光の屈折の計算では求められないとは感じるのですが、如何でしょうか?

http://www4.nhk.or.jp/cosmic/x/2019-03-21/10/24642/2120234/

追伸
アインシュタイン先生は、重力レンズの論文の発表にあまり載る気がないにも関わらず、「しばらく前に、R. W. Mandlが訪ねてきて、ちょっとした計算結果を出版して欲しいと私に依頼した。このノート(論文のこと)は彼の希望に応じたものである。」と書きながらも投稿したところが寛大でいい人ですね。
https://ja.wikipedia.org/wiki/重力レンズ

「コズミック フロント☆NEXT▽アインシュタインの知られざる予言 重力レンズ」を見ました。
その番組の中で、ワイングラスの底で、重力レンズの効果を再現できると説明されていました。
すると、わざわざ一般相対論の難解な計算をしなくても、例えば、空気から水中に入る光の屈折の計算の応用で、重力レンズは説明出来るのでは?と思いました。
多分、有名なエディントンの日食の観測が、一般相対論の正しさを証明したはずなので、唯の光の屈折の計算では求められないとは感じるのですが、如何でしょうか?

h...続きを読む

Aベストアンサー

今録画したやつをちょろっと見た限りでは「定性的な説明」しかしていないと思う. つまり「こんな感じになる」といっているだけで, 数量的な説明はまったくされていない.

あとよけいなことをいうとニュートン力学や特殊相対性理論でも「光が重力で曲がる」という考え方はできるし, 一般相対性理論では「光は直進する」としかいわない.

Qハミルトニアンはなぜエネルギーなのか

本題に入る前に、話のすれ違いがないようにハミルトニアンの定義をしておきます
まず系の状態を定めるようなパラメーター(一般化座標)をqとして、作用積分
S = ∫[t1~t2] L(q,q',t) dt
が極値を取るという変分原理が初めにあります
Sが極値を取るのでLはオイラー・ラグランジュ方程式を満たします
Lをオイラー・ラグランジュ方程式に代入した際に、その系の時間発展の方程式が得られるようなものをラグランジアンと定義します
自由粒子の場合にはパラメーターはxであり、Lとして
L = mx'^2/2
L = e^(ax')
などがあります
一般化運動量を
p = ∂L/∂q'
で定義し、ハミルトニアンを
H = pq' - L
で定義します

このようにハミルトニアンを定義した場合、ポテンシャル中を運動する粒子や電磁波、その他オーソドックスな系(電磁場中の荷電粒子等々)の場合にはハミルトニアンを系のエネルギーと等しいものに取ることができますが、それが偶然なのか、それとも必然なのか、それ以外の一般の場合についてもやはりハミルトニアンをエネルギーと等しいものに取ることができるのかについて教えてください

本題に入る前に、話のすれ違いがないようにハミルトニアンの定義をしておきます
まず系の状態を定めるようなパラメーター(一般化座標)をqとして、作用積分
S = ∫[t1~t2] L(q,q',t) dt
が極値を取るという変分原理が初めにあります
Sが極値を取るのでLはオイラー・ラグランジュ方程式を満たします
Lをオイラー・ラグランジュ方程式に代入した際に、その系の時間発展の方程式が得られるようなものをラグランジアンと定義します
自由粒子の場合にはパラメーターはxであり、Lとして
L = mx'^2/2
L = e^(ax'...続きを読む

Aベストアンサー

ゴールドスタインの"古典力学" (初版) VII-3節"保存法則とハミルトニアンの物理的意味" には以下の説明がありました。私には理解不能ですが、原文を読まれてはどうでしょうか。
-- p.259 --
Lagrangianが時間を陽に含まなければ(その場合にはHamiltonianも時間も陽に含まない訳だが), Hが運動の定数になる。
また、Lの一般化座標が時間を含んでおらず、またポテンシャルVが速度を含んでいなければ、Hamiltronianは全エネルギーT+Vに等しい。
しかしながら、Hが運動の定数であることと, Hが全エネルギーに等しいということは別の事柄である。
たとえば、Lの一般化座標が時間を陽に含んでいるけれども, Hが時間を陽に含んでないような場合が起こりうる。このときにはHは運動の定数ではあるが全エネルギーには等しくはない。

Q最初に「結論」を述べるような論文スタイル

論文の基本構造は「序論」「本論」「結論」で、最後に「結論」を言います。

https://shouronbun.com/report2.html


でも、ビジネスの世界では、最初に「結論」を言います。

ある政治家も 「初めに結論を言え。理由は、三つに限定しろ。」と言ってます。

https://grapefruitmoon.info/田中角栄.html


論文で、最初に「結論」を述べるようなスタイルはないのでしょうか?

Aベストアンサー

英文の論文はタイトルの次にアブストラクト(要旨)を書くけど、これには結論が含まれていることが多い。
そのためか、英語のエッセイなどを書く際には、最初に結論を書けと口を酸っぱくして言われる。

Q密度は単位面積あたりの質量を言っていますが、単位面積当たりの分子の数は表さないのでしょうか? 私の考

密度は単位面積あたりの質量を言っていますが、単位面積当たりの分子の数は表さないのでしょうか?
私の考えとして、密度と分子の数は反比例するので
m/v=dのdはd=a/x(分子の数)となるように思えますが、aが何かわかりません。
aが何かわからないため、分子の数を単位面積あたりの質量として扱いdと置いたのかもしれません。

Aベストアンサー

単位体積あたりの分子数=(1000×密度/分子量)×アボガドロ数

Q電流の正体は電子なのに何故、電流は電子とは逆向きの方向へ流れるのですか?

電流の正体は電子なのに何故、電流は電子とは逆向きの方向へ流れるのですか?

Aベストアンサー

昔は電子のことは知られていませんでした。

磁力の場合N極を出発してS極に収斂するように磁力線を描くという暗黙の了解がありますが、その方が人間の感覚に合っているからです。

同じく電流も「何かが流れている」という認識でした。
それにはマイナスからプラスに流れるよりプラスからマイナスに流れると考えた方が人間の感覚に合っています。
なので電流の向きは「プラスからマイナスへ」と決まりました。

その後電子が発見され実は電子の運動(の伝播)だということがわかりますが、それはすでに電流の向きが歴史的に定着した後でした。
さまざまな法則や技術の中に電流の向きは広汎に取り入れられてしまっており、もはや変更は不可能でした。

読めばわかるとおり、電流の向きには電子のような実質はありません。

Q物理基礎の後ろの方に太陽光発電の太陽光の発電効率は11パーセントっていう問題があったのですが、もっと

物理基礎の後ろの方に太陽光発電の太陽光の発電効率は11パーセントっていう問題があったのですが、もっと高く出来ないのでしょうか?

例えばパネルの電子回路のすぐ後ろに水を流して熱を取り出し、その熱で発電とか、パネルを放射状並べてパネルを反射した光を1箇所に集めそこでまた熱を発生させ、それを発電とか

こういうのは実施されてないのでしょうか?無知な質問ですいません

Aベストアンサー

水を流すとなると循環装置が必要になります。
定期的に水やパイプ、フィルターも交換しなければならないですし、
薬剤等も必要でしょう。
もちろん人件費も跳ね上がります。
大規模なだけにPCの水冷装置のようにはいかないです。

熱で発電となると蒸気を発生させなければいけませんが、機械の排熱しかも常温常圧の下では、商業用発電に足りる出力には到底なりません。
したがってやろうとするとまたしても膨大な設備投資その他が生じます。

パネルの並びはやっているところもあります。
しかし商業用発電に足るほどの電力はまかなえず、たとえば反射炉と言って高温にして物を溶かしたりする、そういう工業用の用途に用いられています。

何事にも収益と損失のバランスに基づくコストの見通しの上に経済活動が行われているのであり、
やりたくないからやらないわけではないのです。

発電効率の問題は、現在の素子のそれを大きく上回る新たな素材の発展を待たなければならないでしょう。


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