雑学的に縦書きの本を読んで宇宙や自然の不思議の世界を楽しむのが趣味です。
以前、量子力学について、いろいろな先生方に、目からうろこのお話を伺いました。

今回また、専門の方にお聞きしたいのですが、
物と物が引き合う重力の不思議も、量子力学ですか?

「引き合う重力だけが存在して、反発する半重力がないのは、非対称であり不思議だ」という話をどこかで読んだことがある気がしたので、それについていろいろ想像をめぐらすのに良い(縦書きの)本や、大学の先生のホームページなどをご紹介頂けるとうれしいのですが。
重力とは何か、質量とは何か、物質とは何か、とか・・「場の理論」という分野でしょうか?宇宙にあるという「物質と反物質」というのはまた別ですか?

よろしくお願いします。

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A 回答 (2件)

>物と物が引き合う重力の不思議も、量子力学ですか?


量子力学には重力の理論は入っていません。

>重力とは何か、質量とは何か、物質とは何か、とか・・「場の理論」という分野でしょうか?
>宇宙にあるという「物質と反物質」というのはまた別ですか?
現在の素粒子物理学はこういったものすべてを
統一的に扱うことの出来る理論を作り上げようとしています。

もともとニュートン力学や電磁気学はそれぞれ別の現象の観測から作られた学問です。
この2つはそれぞれ完成された学問となっています。
しかし、次に
「電荷を持った物体が動くとどうなるのか?」
といった疑問が出てきます。
そこで力学と電磁気学を統一しようとした結果、相対論が誕生しました。

一方、小さいものに起こっている現象を扱うのに古典力学は適していないことがわかってきます。
そこで多くの物理学者が苦労した結果、量子力学が完成しました。

そして、今現在は量子力学と相対論を統一しようとしています。
場の理論などもその未完成版といったところです。
縦書きの本はあまり詳しくないのですが、
「場の理論」「超弦理論」「標準理論」「対称性」
等をキーワードにブルーバックスなどを探してみてはいかがでしょうか。
下記URLも良ければ参考にして下さい。



参考URL:http://ccwww.kek.jp/public/class/particle/index. …

この回答への補足

早速本屋に行ったら、ブルーバックスの「「場」とはなんだろう」(竹内薫)を見つけました!数式は全部飛ばして読みましたが、頭がこんがらがって難しくも、面白かったです。
「電場は発散するが重力は発散しない」とか、
「曲がった空間」とか、
「重力はチリが積もって大きい力になる」とか、
ああそうか・・!と楽しく思いました。
でもこの本では重力については、最後のほうの章で、太陽の周りを回る地球を例にした、重力と空間との関係について解説する程度で、ちょっとボリューム不足です。
量子力学は考える時に時間という次元についてすごく考えさせられますが、
重力と時間はあまりつながりがないのでしょうか。
この本では、「重たい生物は体内時計が遅い」という逸話にしか触れていないようです。

補足日時:2001/12/24 01:35
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この回答へのお礼

ありがとうございました!
物理学の系統進化のようなものがわかり、今後の本探しのヒントになりました。
ご紹介のホームページの「やさしい物理教室」を読んで見ます。

お礼日時:2001/12/22 15:10

補足に気付くのが遅れて年が明けてしまいました。



現段階では重力や時間についての話を読みたければ、一般相対論になると思います。
No.1 の回答でも触れましたが、量子力学と相対論の統一はまだ完成していません。
物理学者自身がはっきりとした答えを持っているわけではないので、
そのあたりを深く突っ込んだ一般書はあまりないのかもしれませんね。
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この回答へのお礼

ありがとうございます!
一般相対論に目を向けてみます。
一般相対論も理解していないの?と不思議に思われるかもしれせんが、何が一般相対論なのかもわかっていませんのでまた楽しく勉強できます。

お礼日時:2002/01/10 21:51

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Q重力1Gは何kg?

重力1Gは何kgに値しますか?

Aベストアンサー

重力1Gは加速度で、kgは重さです。
つまり1Gは9.8m/s^2 という答えがあるだけで、何kgには変換できません。
空気抵抗の無い真空中であれば、鉄の塊も鳥の羽でも重さの違う物でも、同じ高さから落とせば同じように落下します。

Q量子力学と重力について

等価原理によれば、重力場中の質点の配位空間の軌道は質点の質量には依らないとされています。しかし量子力学では軌道が質量に依存してしまうように思われます。質量Mの質点が作る重力場の中を質量mの質点が運動するとします。(M≫m)。このときボーア半径に相当するものを求めると、
 a = h^2/me^2 (ただしhはhバーを表す)
の中でe^2をGMmで置き換えれば良いはずだから
 a = h^2/GMm^2
となって半径がmに依存してしまいます。そこで教えていただきたいのですが、
(1)現在、重力相互作用も取り入れた統一理論として超弦理論が作られています。超弦理論では上のような等価原理と量子力学の矛盾はどのように説明されるのでしょうか。
(2)素粒子に作用する地球の重力は非常に微弱で測定するのは困難です。しかし中性子干渉計を用いてそのような測定がなされています。その場合、量子力学の計算はハミルトニアンのポテンシャルを重力ポテンシャルとして計算すれば良いのでしょうか。もしそうだとすると上のように等価原理が破れていることになってしまわないのでしょうか。

等価原理によれば、重力場中の質点の配位空間の軌道は質点の質量には依らないとされています。しかし量子力学では軌道が質量に依存してしまうように思われます。質量Mの質点が作る重力場の中を質量mの質点が運動するとします。(M≫m)。このときボーア半径に相当するものを求めると、
 a = h^2/me^2 (ただしhはhバーを表す)
の中でe^2をGMmで置き換えれば良いはずだから
 a = h^2/GMm^2
となって半径がmに依存してしまいます。そこで教えていただきたいのですが、
(1)現在、重力相互作用も取り入れた統一...続きを読む

Aベストアンサー

(2)のみです。

>量子力学の計算はハミルトニアンのポテンシャルを
>重力ポテンシャルとして計算すれば良いのでしょうか。

そうみたいです。実際、J.J.Sakuraiの
Modern Quauntum Mechanics
には、その計算が出ています。
(確か・・・Advancedでは無かったと思うんですが。)
結論は、常識的ですが、

>等価原理が破れていることになってしまわないのでしょうか。

なってしまわないみたいです。
どういう理屈かは忘れました。

Q【物理学・航空機の離陸時の重力の話】 離陸時の重力って減るの? 陸地が1Gなのに離陸時は0.3-

【物理学・航空機の離陸時の重力の話】

離陸時の重力って減るの?

陸地が1Gなのに離陸時は0.3-0.5Gってことは体重は離陸時に半分になってるってこと?

この記載が間違い?

離陸時に負荷を感じてるはずなのになぜ1G以下になるの?

「民間機の離着陸時の前後方向のGは,自重その他の条件によっても異なるが,およそ0.3~0.5G程度の値となっている。また,接地時の垂直方向のGは1.2~1.3G程度(通常に働いている重力に加え0.2~0.3G)の値となっている。」
http://www.jal.com/ja/jiten/dict/p069.html#03-04

Aベストアンサー

あなたはエレベーターの場合は何とも思わないのでしょうか?その方が不思議に思えます。

Q物理学(力学・熱力学・量子力学など全般)の名著を教えてください。

物理学(力学・熱力学・量子力学など全般)の名著を教えてください。

昨日、電磁気学について質問しましたが、その他の物理学(力学・熱力学など)での名著を教えてください。理学系の物理を学んでいます。ちなみに、ファインマンは全巻持っていますので、ファインマン以外でお願いします。ファインマンを読んでみたところ、よく理解できなかったので、日本語で書かれたオーソドックスな物理学書を知りたいです。

Aベストアンサー

昨日と同じ回答者ですが・・・w
学生ならば大学の講義で指定された教科書があると思います。
それを基礎にしてもいいと思いますが、その上で個人的なお勧めを書いてみます。

力学については、いわゆるニュートンの運動方程式ベースに天体力学、剛体の運動なども含めて一通り勉強したい場合、
戸田 盛和 「物理入門コース(1) 力学」(岩波書店)が分かりやすいです。

解析力学を勉強したい場合、
久保 謙一「解析力学」 (裳華房フィジックスライブラリー)
が新しくて分かりやすいです。量子力学への導入もあります。
量子力学への橋渡しという意味では、
高橋康「量子力学を学ぶための解析力学入門 増補第2版」 (KS物理専門書)
も有名です。かなり癖のある著者ですが、いい本だと思います。
都筑 卓司「なっとくする解析力学 」(講談社・なっとくシリーズ) も分かりやすかったですね。このシリーズはあまり好きじゃないのですが、これだけはよかったです(あくまで個人的な感想です)

それと前回に挙げたランダウ・リフッシツの小教程「力学・場の理論」はコンパクトにまとまったよい本です。2巻目の「量子力学」と併せて買うことをお勧めします。

熱力学であれば、私は
三宅哲「熱力学」(裳華房)
で勉強しましたが、あまり印象に残っていません・・・w

統計力学であれば、
長岡洋介「統計力学」(岩波基礎物理シリーズ)
が分かりやすかったですね。温度・エントロピーの統計的な定義から、気体の状態方程式や化学ポテンシャルといった応用的な問題まで網羅してあります。(非平衡系についてはないですが、まだ必要ではないでしょう)

演習書は久保亮五「大学演習 熱学・統計力学」(裳華房)が非常によかったです。

量子力学についてはたくさんの教科書があり、それぞれの流儀で書いてあります。
どれがいいとか、これ1冊で、とかはないですね。
学生時代、シッフ、メシア、ランダウ、朝永、ディラック、J・J・サクライといろいろ読みましたが
一長一短という感じです。
いわゆる入門書では、皮相的な理解や古い理解に基づいた、いまではちょっと?がつくような記述のものもたくさんあります。
演習書も、この分野だけは「詳解量子力学演習」と「大学演習 量子力学」の両方を買ったぐらいですから・・・
問題を解けるようになるという意味では、何か教科書+分からないことを演習書で調べるというのが一番いいかもしれません。
ただ、解釈問題とか、数学的な基盤とかに興味を持ち出したら、それこそいろいろな本を読み漁ることになると思いますw

物理で出てくるベクトル解析などで詰まったら、
長沼 伸一郎 「 物理数学の直観的方法」(通信産業研究社)
を読んでみるといいでしょう。これをよんで、なにか演習書で練習するとみにつくと思います。

ファインマンの本、とくに量子力学の巻はスピンがかなり最初に出てくる一方で、後半になるまで「シュレーディンガー方程式」がでてこないとか、かなり面白い構成になっています。
「方程式が解けました」ではない、物理的に現象を考える作法というのがよく分かると思いますのであきらめずに読み続けるといいと思いますよ。
もともとは工学部の学生向けに作られた、かなり応用を念頭においた教科書ですが、あれでファインマンが授業をするのならそれはかなり面白いものだったでしょう。
ですが、単独で読むには敷居が高いと思います。一通り基礎を勉強した上で、さらに深いところへ進む際には、最適な本だと思います。

以上は私が実際読んだ感想ですので、私もほかの人の意見を聞いて見たいです。

昨日と同じ回答者ですが・・・w
学生ならば大学の講義で指定された教科書があると思います。
それを基礎にしてもいいと思いますが、その上で個人的なお勧めを書いてみます。

力学については、いわゆるニュートンの運動方程式ベースに天体力学、剛体の運動なども含めて一通り勉強したい場合、
戸田 盛和 「物理入門コース(1) 力学」(岩波書店)が分かりやすいです。

解析力学を勉強したい場合、
久保 謙一「解析力学」 (裳華房フィジックスライブラリー)
が新しくて分かりやすいです。量子力学への導入もあり...続きを読む

Q【天文学・宇宙での視力】人間の目は1Gの重力の影響を受けて適切に機能するように生体が作られているので

【天文学・宇宙での視力】人間の目は1Gの重力の影響を受けて適切に機能するように生体が作られているので、宇宙に行くと地球上で視力が良い人でもピントが合わなくなって視力が落ちるそうですが、視力が悪い人が宇宙に行くと視力が良くなるということはあり得るのでしょうか?

視力が悪い人は宇宙に行くとさらに視力が悪くなるのでしょうか。

Aベストアンサー

「目が悪い」といっても、「近視」「遠視」「乱視」などいろいろありますので、何とも言えないでしょう。

 「近視」「遠視」は、「どの程度の距離に焦点が合うか」ということなので、近視の人が老眼(一種の遠視)になって、遠くが少し見えるようになった(その代わり近くはほとんど見えなくなった)ということはあります。

 重力の影響で筋肉で調節できる距離が変われば、「見えやすくなる距離」と「見えにくい距離」が変わるのでしょうね。「良くなる」「悪くなる」というのとは違います。

Q量子力学の不思議な世界を日常で体験する方法について

量子力学の不思議な世界を日常で体験できるような実験を教えて下さい。
なお、条件としては、実物が研究室などで広く一般公開されたり、家庭や高校の実験室であれば出来る事でお願い致します。
または、実は、そういった効果があるのだけど気づきにくいよね。と言う物でも教えていただければ幸いです。

Aベストアンサー

「量子消しゴム実験」 をされた方がいます。
http://d.hatena.ne.jp/rikunora/20111015/p1
記事を読むと わりと簡単そうです。
日経サイエンス 2007年8月号に載っていたそうです。
http://www.nikkei-science.com/page/magazine/0708/200708_080.html

Q1Gは何ニュートンでしょうか?

1Gは何ニュートンでしょうか?(Gは重力加速度のことと聞きました)

Aベストアンサー

下記サイトからの抜粋です

重力加速度は、地球の重力によって物体が上から下に落ちるときの加速度で、
Gという記号で表されます。
その値は9.8m/s2で、つまり、物体を静止状態から自然落下させたとき、
1秒後の落下速度が9.8m/sになるということを意味しています。

「質量1kgの物体に、1m/s2の加速度を与える力の大きさ」を1kg・m/s2
すなわち1N(ニュートン)としています。

したがって加速度と力ですので単位が異なります。
しいて言えば、1kgの物体に1Gの加速度を与えるには9.8Nの力が必要ということでしょうか。

http://homepage3.nifty.com/such/shumi/shumi3/rapid.html
http://homepage3.nifty.com/such/shumi/shumi3/force.html

Q古典力学と量子力学の境界

古典力学と量子力学の境目というものは存在するのですか.

Aベストアンサー

古典力学ではエネルギーが連続的に変化しますが、量子力学ではエネルギーが原子化されてとびとびの値を持ちます。例えば、量子力学発見のきっかけとなった空洞輻射では、空洞の中の振動数νの光の持つエネルギーは
 E = nhν、n=0,1,2,... (hはプランク定数)
とhνの整数倍しかとることができません。これから温度Tのときの光のエネルギースペクトルの公式(Plankの公式)が得られるわけですが、これは
 ・νが小さいときは古典論の予想(Rayleigh-Jeansの公式)に一致し
 ・νが大きいときは量子効果が現れて古典論の予想から大きくずれる(古典論ではνの自乗に比例して増えるが、量子論ではνと共に減少してゼロに近づく)
という性質を持っています。これは、kT(kはボルツマン定数)に対して、hνが小さいときはエネルギーの飛びの間隔が無視できて古典論と同じ結果となり、kTに比べてhνが無視できなくなるとエネルギーが離散的であることからくる量子効果が顕著になるということを意味しています。この場合、hνが小さいときが古典論的で大きいときが量子論的であるわけでですが、その移行はhνの増大と共に連続的に起こり境目というものはありません。

これは、原子の大きさが無視できるマクロな物体は連続体と近似して良いが、小さなスケールで見てゆくと原子の大きさが無視できなくなるのと同じ事です。

この事については、朝永振一郎著「量子力学1」に詳しく書かれていますのでご覧になって下さい。

古典力学ではエネルギーが連続的に変化しますが、量子力学ではエネルギーが原子化されてとびとびの値を持ちます。例えば、量子力学発見のきっかけとなった空洞輻射では、空洞の中の振動数νの光の持つエネルギーは
 E = nhν、n=0,1,2,... (hはプランク定数)
とhνの整数倍しかとることができません。これから温度Tのときの光のエネルギースペクトルの公式(Plankの公式)が得られるわけですが、これは
 ・νが小さいときは古典論の予想(Rayleigh-Jeansの公式)に一致し
 ・νが大きいときは量子効果が現れ...続きを読む

Q1Gの振動

1Gの振動とはどの程度振動するのでしょうか?
重力加速度と振動の関係はどうなっているのでしょうか?教えてください。

Aベストアンサー

1Gの振動というと、あくまでも力の話なので、それが極めて短時間の周期で左右に振られれば、ほとんど振動はしないですよね。

ただ、力としては1Gというとかなり大きいです。

重力が1Gで、それと同じ力で横方向に引っ張られると、、、
ななめ45度に力を感じることになります。

つまり、地面が45度傾いた状態と(瞬間的には)似たような状態になります。

Q量子力学と場の量子理論

電子は質点か場か。

量子力学は桜井でざっくり学びました。
これから場の量子論を学ぼうと思っています。

さて、電子が場である、とは一体どのような見解でしょうか。
存在の確率場を電子そのものとみなす、ということでしょうか。

Aベストアンサー

>電子が場である、とは一体どのような見解でしょうか。

 そうせねば扱えないという単純な話。マクロ物理の一般相対論でもそうだよ。サイズ0では扱えない。発散するから。

 電子なら、場の量子論を使わなくてもいいことが多い。そういう計算多いでしょ?

 ただ、光子が絡むとね。それは無理だったりするわけ。学べば分かるはず。


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