「この世界に永久運動は存在しない」というのが常識だと思っていたのですが、
それならば、原子核の周囲をぐるぐる回っている原子は、
いったい何のエネルギーによって動き、いつまで回り続けるのでしょうか。
もしかすると、これは永久運動というやつですか?

恒星の周囲をまわる、惑星もまた、永久運動なのでしょうか。

A 回答 (9件)

まず、恒星の周りを回る惑星の運動ですが、keronyanさんが


おっしゃるとおり、朝夕力などが原因で軌道がずれていきます。
地球ではこれが一番おおきいです。しかし、重力波の影響もあります。
地球では、太陽の周辺を周回するときに、常に重力波を放出しています。
(これは全ての運動する物質間で必ず発生します)
この力は、地球全体でわずか1ミリワット程度です。
地球はこのチョットしたエネルギーの損失で、減速しているため、
10年に1000兆分の1cmだけ、太陽方向に引きずられているそうです。

それから、原子内の電子のことですが、punchan_jpさんの「回ってはいない」
というのが正解です。電子は「粒子=つぶつぶ」として存在するには
小さすぎるため、「回る」という行動をとることができません。
(プランク距離より小さいため、ハイゼンブルクの不確定性原理が働く)
電子は雲のように、「そのあたり」にある・・としか言えなくなります。
電子はそれ自身は運動をしません。
(スピンしているという話もありますが、これは電子を構成するクオークの
都合でそう見えます)
また、「原子核内に電子が存在する」ということも、不確定性原理のせいで、
「より電子らしきもの」が「そこらへんに」存在するということになります。
たとえば、水素は電子を1個持っているといわれていますが、水素の原子核
の電子価量のせいで、その周囲に「電子1個に相当するくらいの」電子の
ようなものがあるね~ということになります。
これは、0.3個分の電子と0.7個分の電子らしきものが周辺に存在する
場合もあります。(観測できないけどね)

ここらへんに興味があるのでしたら、
「オーム社(名前悪いよね)」の「量子の国のアリス」という著書をお勧め
します。わかりやすくて、面白いです。
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 まあ、なんて難しい質問なんでしょうか?先ず、電子がいつでも原子核の周りにいると考えるためには、ヘリウムのような希ガスについて考えなければいけませんね。

他の元素は、大体、H2などの分子状態で存在するわけですから。ヘリウムの場合は、いわゆるs軌道に2個の電子が存在するわけです。これらが原子核との引力、電子同士の斥力によって移動し、s軌道というポテンシャルの井戸の中に閉じ込められていると言えば正しい表現ではないかと思います。だから、ぐるぐる電子が回っているわけではなく、ある存在確率でs軌道内にいるだけで、ある確率でそこから飛び出すことも、原子核と衝突する可能性もあると思います。ただ原子核というのは、我々が想像する以上に小さく、昔聞いた大学の講義では、山手線をs軌道とすると、原子核はりんご程度の大きさになると言っていました。ですから原子核と衝突する確率は非常に低いのです。でも確率の問題ですから、有り得るわけです。
 さて永久運動との関係ですが、永久に動くかどうかは、摩擦があるかどうかの問題です。摩擦というのは、接触する物質同士の問題になるわけで、電子は運動中に力は受けるものの接触はしませんから、永久に動きつづけます。これは惑星と同じです。衝突することはあっても、慣性の法則によって動きつづけます。
 絶対零度では、原子の振動も無くなると言われていますが、と同時に絶対零度は作り出せない事も事実です。
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この回答へのお礼

なにげなく書き込んだ疑問について、これほど多くの方々に回答していただき驚きました。
専門用語が飛び交う、非常に刺激的な論議に発展したことを嬉しく思います。

原子という極めて小さな世界の話が、非常に大きなスケールを持つのは、どうしてでしょうね。
これからも、ここの問答を何度も読み返すことになるとおもいます。

ありがとうございました。

お礼日時:2001/05/13 11:41

「存在しない」といわれるのは「永久機関」じゃなかったですか?


ニュートン以前に、水車をまわして水を動かして、その水でまた水車をまわす、・・とかいうやつを、まじめに考える人達がいたのを、ニュートンが喝破した?という・・
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原子核と電子に関しては


http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=36150
で,かなり詳しい議論がなされています.
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一応今判っている範囲では、電子が止まる事はないですね。


ただ、運動しているかどうかは、特に古典力学的な運動をしているかどうかは疑問ですけど。
つまり古典力学的な永久運動ではないと言うことです。

電子は原子核内で軌道を回っている時はあるエネルギー状態の時に安定すると言うことが量子力学で要請されています。
逆に電子はある一定のエネルギーしかもてないと言うことです。
電子にエネルギーを与えても、次の軌道へ飛んでしまうだけでその中間の状態はありません。

惑星は回っている限り止まる要因は、地球とかでは朝夕力なんかが摩擦として働きます。
しかし、まあそれ以外に余り止まってしまうと言うことをまあ我々が(人間が)生きている状態で心配することはないと思います。
ただ、中心の星(恒星)は寿命があるのでその惑星運動は厳密に永久ではありません。
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私の私見ですが、永久運動ではないと思います。



「電子は、原子核の周りをまわっているのではない」と言う意見もありますが、取りあえず、回っているものとして・・・

運動が止まるというのは、外的な力がかかっているか、自らエネルギーを放出している場合です。一般に言う慣性の法則は、そういっています。
となると、一般にいわれている永久運動(永久機関?)がないのは、摩擦などがあるためだと考えられます。(摩擦による外的力がかかっている)

さて、電子ですが、電子が動くと、電磁波が出ることはよく知られています。と言うことは、何らかのエネルギーが外から電子に与えられていないと、電子は自ら放出する電磁波エネルギーによって、すぐとまることになります。ではなぜ動いているのか?私は、電子は周りから熱をもらってい動いていると理解しています。(だって、絶対零度では、原子振動も止まりますもんね)でも、それを測定することはできないでしょう。なぜなら、そこにものがあることを識別するために、何かをぶち当てる必要があります。(または、そこから放出するエネルギーを測定する)物をぶち当てれば、熱が発生しますのでその時点で、絶対零度ではないですよね。

あくまで、私の予想です。
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「この世界に永久運動は存在しない」というのは、ニュートン以前


の時代の常識です。そのころは、手から離れたボールがしばらく飛
びつづけるのは、空気が押しているからだと考えられていました。

でも、現在の常識は、動いていようが止まっていようが、その状態
を変えようとする別の力が加わらない限り、それまでの状態がずっ
と続くというものです。惑星も、それを止めようという力が加わら
なければ、永久に動きつづけるわけです。

ただ、電子(原子核のまわりの電子のまちがいですよね?)に関し
ては、昔は核のまわりを回転していると考えられていましたが、今
はちがいます。原子の近くに適当な確率でボワッと存在するとでも
いいましょうか。
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これは化学というより物理の領域ですね。

まあどういう回答が出てくるのか興味があるので、とりあえず参加します。
永久運動はない、というのは限られた条件がつくことはご存知ですか、つまりエネルギーの消耗がいろいろな形でおこるためにそういう結論が一つでてくるということです。たとえば空気摩擦によってエネルギー消耗が起こるために運動が止まってしまうというようなことです。
宇宙の自転、公転の問題はエネルギー消耗がおこるのでいつかは止まってしまいます。原子核を回る電子の運動はエネルギー消耗が皆無に近いので運動は止まりません、といいたいが、何億年の単位でみるとやはり止まってしまい、電子反発がなくなる結果巨大な原子のあつまりの超高密度物質が形成されます。
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>原子核の周囲をぐるぐる回っている原子


「原子」ではなく「電子」ではないでしょうか?

補足お願いします。

この回答への補足

う。すみません。原子核の周囲を回るのは「電子」ですね。
ご指摘ありがとうございます。

補足日時:2001/04/13 17:32
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Q原子の中の原子核と電子

原子は、原子核と電子から構成されていますね。それらは、プラスとマイナスの電荷を持っていますね。それなのに何故、原子核と電子は衝突してしまわないのでしょう。素粒子の実験では、加速器という装置を使って、素粒子同士をぶつけることができるそうですが、このような衝突が何故、原子の中で起こらないのでしょうか。みなさん、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

stomachman さんの言われるように,20世紀初頭の大難問でした.

1911 年にラザフォードが原子核+電子という模型を提出して以来,
1913 年のボーアの量子仮設などを経て,1926 年にシュレーディンガーが
水素原子のシュレーディンガー方程式の解を示したのが最終解決ですね.
3人ともノーベル賞を受けています.
ラザフォード・・・・・・・・1908年,ノーベル化学賞
ボーア・・・・・・・・・・・1922年,ノーベル物理学賞
シュレーディンガー・・・・・1933年,ノーベル物理学賞

○ 前期量子論風に簡単にやってみましょう.
電子が陽子の周囲を半径 a の円軌道で回っているとして
(本当は回っているわけではないが...)
陽子-電子間のクーロン引力が e^2/a^2
(4πε0 がついていないのは cgs 非有理化単位系を使っているから)
遠心力が maω^2 (ωは回転の角速度),
両者が釣り合うから
(1)   e^2/a^2 = maω^2
速度は v = aω で,運動量 p は
(2)   p = mv = maω
stomachman さんの言われる電子波の波長λは,
ド・ブロイ(これも1929年のノーベル物理学賞)の関係式(1924年)で
(3)   λ = h/p
h はプランク定数.
円軌道一周が 2πa の長さですから,これが波長λの整数倍でないと
一周したときに波の頭としっぽがずれてしまう.
(4)   2πa = nλ  (n は自然数)
で,(1)~(4)から,簡単に
(5)   a_n = n^2 h^2 / 4π^2 m e^2
で,円軌道の半径が h^2 / 4π^2 m e^2 の n^2 倍しかとれない,
というようになっているのがわかります.
n = 0 では電子波がなくなっちゃいます.
エネルギー E_n は,運動エネルギー mv^2 = ma^2 ω^2 と,
クーロン力のポテンシャルエネルギー -e^2/a (負号は引力だから)の和で,
(6)   E_n = - 2π^2 e^4 m / n^2 h^2
で,これも離散的な値を取ります.
stomachman さんの E = mc^2 は何か誤解されているようですね.
エネルギーが E_n で量子化されていますから,
状態間を移るためにはそのエネルギー差の出し入れが必要なです.
それが電磁波のエネルギー hν になっているので,
吸収や放出する電磁波の波長は特定のものしかあり得ません.
ここらへんは stomachman さんの言われるとおり.

○ 上の前期量子論風の話は,きちんとした量子力学の定式化の話からすると
まずいところがあれこれあります.

○ ド・ブロイの波長の話は大分後の話で,前期量子論では作用積分の量子化
という議論になっていました.

○ もうちょっと簡単に言うなら,
電子が陽子の場所に落ち込んで動かなくなってしまうと,
場所が決まり運動量も決まってしまうので,
ハイゼンベルクの不確定性原理に違反する,という言い方も出来ます.

○ エネルギーが離散的な値を取るのは束縛状態(E < 0)だけで,
非束縛状態(散乱状態)の E > 0 では,エネルギーが連続的な値をとります.
量子力学では何でもエネルギーが離散的というわけではありません.
よく誤解されるようですが,量子力学という名前が悪いのかな?
加速器で陽子を原子核に打ち込むような話では,
陽子のエネルギーは連続的に取り得ます.

○ 加速器でよく使われるのは,
陽子や重陽子(重水素の原子核,陽子1個+中性子1個)や
α粒子(ヘリウム4の原子核,陽子2個+中性子2個)を
標的の原子核に打ち込むというものです.
標的がうまく取り込んでくれれば,原子番号が1か2大きい原子核ができます.
超ウラン元素のはじめの方はこのようなやり方で作られました.
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陽子も原子核も正電荷を持っていますから,クーロン反発力があります.
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近づけるために加速器で加速するのです.

stomachman さんの言われるように,20世紀初頭の大難問でした.

1911 年にラザフォードが原子核+電子という模型を提出して以来,
1913 年のボーアの量子仮設などを経て,1926 年にシュレーディンガーが
水素原子のシュレーディンガー方程式の解を示したのが最終解決ですね.
3人ともノーベル賞を受けています.
ラザフォード・・・・・・・・1908年,ノーベル化学賞
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シュレーディンガー・・・・・1933年,ノーベル物理学賞

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Q酸素原子を回る電子の回転スピードは

酸素原子を回る電子の回転スピードは
水素原子を回る電子酸素原子を回る電子の回転スピードと同じですか

原子核の周りを回転しているなら、回転経路は、電車の線路のように特定のルートしか通らないのですか

Aベストアンサー

No.1です。

理解はできないでしょうが、「ボーアの原子模型」がその原点ですので、下記のサイトなどを「こんなもの」という程度に眺めてみてください。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9C%E3%83%BC%E3%82%A2%E3%81%AE%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A8%A1%E5%9E%8B
↓こちらは「原子模型の歴史」
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A8%A1%E5%9E%8B

全体像を知りたければ、No.1に挙げたような一般向けの本などを読んでください。

Q熱の正体は分子の振動、ではそのエネルギーの正体は?

 熱の正体は、分子の振動!よく解りました。
では、分子を振動させるエネルギーの正体とは
一体なんなのでしょうか?分子が振動させるた
めには、どのような作用が働くのでしょうか?
エネルギーって、言葉自体が漠然としていませ
んか?イメージ出来ません。ぜひ又、ご教示を!

Aベストアンサー

エネルギーというのは、簡単に言うと”潜在能力”といっていいと思います。つまり、「エネルギーが在る」とは、「何かをし得る能力が在る」と翻訳できると思います。でも、直感的には「何かをする」には「何らかの力が働く」と考えるのが普通でしょうね。

で、おたずねの件の「分子を振動させる作用」ですが、このように考えたらどうでしょう?

化学結合している2原子分子、A-Bが真空中に在るとします。イメージ的には、バネでつながった2つの球を考えて下さい。
このままでは、振動は”しない”はずで、A-B 間の距離も変化しないでしょう(原子は大きいので、零点振動は無視しますね)。この時のA-B 間の相対位置を基準位置とします。この分子にとっては、この相対位置が安定なのです。

この分子が振動するには、何らかの力が必要です。叩いてもいいし、どうにかして分子中の電子分布を変化させてもいい。そのような何らかの力によって初速度?をもった分子は、”基準位置に戻ろう”とします。つまり、分子は何らかの力を受けたため安定でなくなり、”安定になろうとする能力”、すなわち”エネルギー”を受けたことになります。あとは振り子の場合と同じで、「運動エネルギー」と「位置エネルギー」の交換が起き続けることになります。これが振動の原理ということになります。まあ、巨視的な振動と基本的には同じですね。

最初の初速度は何によってもたらされたのかは、たぶん宇宙誕生と関わりが在ることなのでしょうね。そちらは専門ではないので、代わりにこのような分子の振動が変化する場合はどういう場合かついて2つ述べましょう。

まず一つは、atsuotaさんと同じく、分子間の衝突が上げられますね。

もう一つは、光(=電磁波;分子の振動に対しては、赤外線)によるものです。これは、分子が荷電粒子(電子・陽子)の集合体であるためで、それらと電磁波における”(振動)電場”とが相互作用します。

エネルギーというのは、簡単に言うと”潜在能力”といっていいと思います。つまり、「エネルギーが在る」とは、「何かをし得る能力が在る」と翻訳できると思います。でも、直感的には「何かをする」には「何らかの力が働く」と考えるのが普通でしょうね。

で、おたずねの件の「分子を振動させる作用」ですが、このように考えたらどうでしょう?

化学結合している2原子分子、A-Bが真空中に在るとします。イメージ的には、バネでつながった2つの球を考えて下さい。
このままでは、振動は”しない”はずで、A...続きを読む

Q原子核の周りを電子が回っているのはどうしてでしょう?

基本的な質問ですが、
原子核の周りを電子が回っているのはどうしてでしょうか?
教科書でそういうものだと教えられましたが、
でも、どうしてそうなのかということは聞いた覚えがありません。
それが物質が安定する姿なのでしょうか?
回っているより静止している方が安定するように思えるのですが。
エネルギーをどんどん使えば寿命も短くなります。
いったい、ぐるぐる回る理由は何なのでしょうか?
止まっている電子というものはないのでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

皆さんが書いてらっしゃるように
1.そもそも電子はまわってなどいない。ただ、そういうモデルで考えていた時代もあるし、また簡単な問題ならそういうモデルでも誤差の範囲で正しい解答が得られる場合もある。電子雲という表現をご存知ですか?
2.止まれない。それって例えば飛行機から飛び降りて空中に静止するのと同じですね。電子はマイナスの電荷を、原子核はプラスの電荷を帯びていますから引力が生じています。だから静止しようとするとその引力に対して逆の力をかけないといけません。それではそれこそエネルギーを消費してしまいます。
3.そもそも運動は一定の速度での運動の場合エネルギーを消費(正しい言い方ではないのですがまあここはよしとしましょう)しません。速度を変えようとするのが力で、力が働いた時間に応じてエネルギーが変動します。
円運動の場合はもうすこしややこしいのですが、これは実は落ち続けている状態なんです。ただし落ちる方向が変化しています。円の中心に向けて、なんですが運動すると運動体と円の中心の間の方向が変わりますから。
さらに荷電粒子の運動は電磁波の発生(当然エネルギーも変化する)を伴いますから実際はもう少しややこしい話になります。しかしこの場合も静止する事ができたとしてそのためにはむしろエネルギーを消費します。

ただ、疑問に思ってらっしゃる事の中心は2.の内容のようなので、それは勘違いですよ~と申し上げておきます。
なあおこのあたりをちゃんとお知りになりたいのであれば、
初期量子論の歴史と、初歩的な量子力学はどうしても必要です

皆さんが書いてらっしゃるように
1.そもそも電子はまわってなどいない。ただ、そういうモデルで考えていた時代もあるし、また簡単な問題ならそういうモデルでも誤差の範囲で正しい解答が得られる場合もある。電子雲という表現をご存知ですか?
2.止まれない。それって例えば飛行機から飛び降りて空中に静止するのと同じですね。電子はマイナスの電荷を、原子核はプラスの電荷を帯びていますから引力が生じています。だから静止しようとするとその引力に対して逆の力をかけないといけません。それではそれこそエ...続きを読む

Q電子はなぜ原子核に落下しない?

素朴な疑問です。
原子核はプラス、電子はマイナス。なのになぜ電子は原子核に落下しないのですか?

Aベストアンサー

http://oshiete.goo.ne.jp/qa/36150.html?order=asc
参考まで

Q磁力とはなんですか?

磁石に鉄を地が付けると付くのは判ります。電磁力などについても理解しているつもりです。でも、磁力の本質がわかりません。
物理学の本を見ても、あたりまえのように磁力・磁力線と言う用語が出てきます。
そこで質問です。磁力とはなんですか?

Aベストアンサー

磁力の本質というのは根元的な質問でどう答えるのか難しいですね。
現状では単磁極粒子(モノポール)は見つかっていないので、磁石は必ずNS極の対で存在します。
その基は電子のスピンと軌道によります。もちろん原子核も同様のスピン等による磁力を持っていますが、
一般的な現象はすべて電子による物と言えます。

つまり、電磁石と同じ、電荷の移動によって生じる力が磁力と言うことになります。

通常スピンは上向き下向きが揃うとエネルギーが低いために一般的な原子は、その電子のスピンなどが中和されて、磁力を外部に出さないため磁力に反応しない
鉄や希土類などの強磁性物質は、一部の電子のスピンが揃って(中和せずに)、磁性が生じているために磁石によく反応します。

理科年表などを確認していただくと磁化率をわずかでも持っていますので、全く反応しないわけではありません。
また、歳差運動により反磁性も存在します。強磁界に水を入れると反発します。
うまくすれば蛙などが浮く実験をやることが出来ます。

場の理論により、すべての力は粒子が介すると解釈できるのですが、その場合電磁力を介する粒子は光子です。
つまり磁力は光子と言うことも出来ます。

と言うのが現象的な説明になりますが、根本的に何者なのか、逆に電気力とは電荷とは何ですかと言う根本的な質問には答えられないですね。
これも当たり前の様に電気力、電気力線などと言う用語が出ます。
電磁波と言う波を作ることから、この世界の根本的な構成体のゆがみなのかもしれません。

磁力の本質というのは根元的な質問でどう答えるのか難しいですね。
現状では単磁極粒子(モノポール)は見つかっていないので、磁石は必ずNS極の対で存在します。
その基は電子のスピンと軌道によります。もちろん原子核も同様のスピン等による磁力を持っていますが、
一般的な現象はすべて電子による物と言えます。

つまり、電磁石と同じ、電荷の移動によって生じる力が磁力と言うことになります。

通常スピンは上向き下向きが揃うとエネルギーが低いために一般的な原子は、その電子のスピンなどが中和...続きを読む

Qどうして電子が運動すると電磁波を出すのですか?

何故電子は運動(円運動?)すると電磁波を放射してエネルギーを失うのですか?電磁波もエネルギーなので電磁波を出せばその分の電子の持つエネルギーが減るのは分かりますが、何故電子は運動すると電磁波を出すのかが分かりません。電子に負の仕事をしている物でもあるのでしょうか。本にもエネルギー準位が下がると電子は電磁波(光)を出すとしか書いてなくて、何によってエネルギーを奪われたのかが分かりません。電磁波を出したからその分のエネルギーを失ったのか、エネルギーを何かによって奪われたために摩擦熱のように奪われた分のエネルギーが電磁波という形に変わって外へ逃げたのか、どちらなのかも分かりません。ネットで調べても見つかりませんでした。

かなり初歩的な事ですみませんが、どなたか教えてもらえませんか。

Aベストアンサー

>何故かURLが開けません。

開けませんか。これではどうでしょう?
http://hyropom.web.fc2.com/phys/electrod.pdf

こういうページもあるんですけど、

点電荷が発する電磁波
http://homepage2.nifty.com/eman/electromag/accel_radiation.html

やっぱりなぜか、ということを噛み砕いて書いてくれてはいないのですね。
突き詰めていけば電磁誘導ということで、磁場と電場が時間変化すれば電磁波が発生するということなのですが、
でもそれだと、等速で運動する電子でも磁場と電場が時間変化するのでこれだけじゃ説明不足です。
やっぱりちゃんと計算して、加速度に依存して放射がおこり、速度一定では放射しないということを示さないとダメという事で、それはとてつもなく難しい計算になります。
その計算を読み解くことができればもう少し噛み砕いた説明ができるのでしょうけど、あいにく私には無理です。

円運動について、ボーアのモデルを出してしまったので少し混乱させてしまったのかもしれませんが、
ANo.2は実際に原子の中で電子が円運動をすると言っているわけではなくて、
ラザフォードのモデルのままでは古典物理と矛盾するという問題点のほうを書いたつもりだったんですけどね。

実際に電子が円運動をして電磁波を放出する例としては、シンクロトロン放射とかサイクロトロン放射があります。

>何故かURLが開けません。

開けませんか。これではどうでしょう?
http://hyropom.web.fc2.com/phys/electrod.pdf

こういうページもあるんですけど、

点電荷が発する電磁波
http://homepage2.nifty.com/eman/electromag/accel_radiation.html

やっぱりなぜか、ということを噛み砕いて書いてくれてはいないのですね。
突き詰めていけば電磁誘導ということで、磁場と電場が時間変化すれば電磁波が発生するということなのですが、
でもそれだと、等速で運動する電子でも磁場と電場が時間変化するのでこれだけじ...続きを読む

Q原子と原子の間は何?

早速質問に移らさせていただきたいと思います。
物質は、最小単位である原子がぎっしりと並ぶことにより構成されていると聞きます。しかし、原子は、球体のため、ぎっしり並んだところで、隙間ができるはずです。この隙間はどういった物質で満たされているのでしょうか?空気なのでしょうか?しかし、空気とは混合気体であり、それぞれも原子からできているので、中に入り込むことはできないと思います。となると、真空と考えるべきなのでしょうか?どうか、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

>真空と考えるべきなのでしょうか?

これは物質の存在に関わるけっこう難しい
問題で、最終的結論はまだないというのが
正確でしょう。

 現時点においては、量子力学的
解釈として、物理的真空状態というのが存在
しているという説明が成り立つと思います。

 原子と原子が結合しているのは、イオン結合
とか共有結合とかいろいろな形で引力が働いて
いるからですが、これらは一言でいうクーロン力
です。
 クーロン力は仮想光子によって伝達されていますので、
原子核と電子間も含め、原子間にはこの仮想光子が
発生消滅する場が存在しているのですが、この光子が
仮想と言われているのは、その存在はクーロン力の
発生から分かるのですが、プランク時間以下という
非常に短い時間しか存在していないので、それ
だけ単独で取り出せないのです。
 しかも光子が存在しているということは本来、
エネルギーが存在していると言えるはずなのですが、
単独で取り出せないというところからも分かるように
エネルギーが測定できない、何もないのと同じなんです。

 クーロン力を伝えるために仮想光子は無からいきなり
生まれ、すぐ消えてしまう。これを量子力学的
揺らぎといい、これはプランク時間以下という非常に
短い時間には、エネルギー保存の法則が破られて
いることを意味します。

 原子間には、そこに何かがあるかどうか
測定しようとすると、何も観測できないが
存在が確認できない仮想光子が発生消滅を
繰り返す場が存在しているのです。

 真空というと何もないという印象があると
思いますが、仮想光子が生まれるということは
本当に何もないというのとは少し違う。
このような量子力学的揺らぎが存在して
いる状態を物理学真空といいます。




>物質は、最小単位である原子がぎっしりと並ぶことにより構成されていると聞きます。

 20世紀初頭に確立した分子論、原子論から
くる粒子論の考え方からはそうゆイメージに
なりますが、素粒子の衝突実験などから
1960年代になると、粒子という存在が
疑われ始めました。
 物質の基本単位が原子であれ、クウォークであれ
それが粒子であるとすると矛盾するような実験結果
が出始めたのです。

 物質の究極の形が粒子でないことはほぼ間違いない。
ではいったい真の姿は何なのか議論が始まりました。

 まだ結論に至っていないため、高校の物理や
大学でも化学の世界などでは、暗黙のうちに
粒子論を定説として扱っていますが、
原子がぎっしりと並ぶといったイメージは、
真の姿からはほど遠いと考えて間違いないでしょう。

 現在、非粒子論の最有力候補は超弦理論ですが、
この理論も物理現象のある側面を捉えているに
過ぎない可能性が出てきておりさらなる発展が
期待されています。

 超弦理論のほかにもいくつか有力候補があるのですが、
どれが正しいということではなく、1つ現象を
皆違って角度で捉えているだけという可能性が
でてきており、最新の物理学理論全体の再構成が
望まれてきています。

 それらいくつかの理論をおおざっぱに捉えると、
物質と空間というのは、同じ存在の裏と表のような
関係で、人間が勝手に何もない真空に物質という
存在があると捉えているだけという可能性が
強くなってきています。


 現時点では数式による議論が進行中で、
並んでいる原子のように、イメージを
具体的な絵でか書き、簡単に説明する
ところまで行っていませんが、基本と
なるのはおおざっぱに言うと数学の複素空間、
多様体と呼ばれているものです。

>真空と考えるべきなのでしょうか?

これは物質の存在に関わるけっこう難しい
問題で、最終的結論はまだないというのが
正確でしょう。

 現時点においては、量子力学的
解釈として、物理的真空状態というのが存在
しているという説明が成り立つと思います。

 原子と原子が結合しているのは、イオン結合
とか共有結合とかいろいろな形で引力が働いて
いるからですが、これらは一言でいうクーロン力
です。
 クーロン力は仮想光子によって伝達されていますので、
原子核と電子間も含め、原子...続きを読む

Qエクセル STDEVとSTDEVPの違い

エクセルの統計関数で標準偏差を求める時、STDEVとSTDEVPがあります。両者の違いが良くわかりません。
宜しかったら、恐縮ですが、以下の具体例で、『噛み砕いて』教えて下さい。
(例)
セルA1~A13に1~13の数字を入力、平均値=7、STDEVでは3.89444、STDEVPでは3.741657となります。
また、平均値7と各数字の差を取り、それを2乗し、総和を取る(182)、これをデータの個数13で割る(14)、この平方根を取ると3.741657となります。
では、STDEVとSTDEVPの違いは何なのでしょうか?統計のことは疎く、お手数ですが、サルにもわかるようご教授頂きたく、お願い致します。

Aベストアンサー

データが母集団そのものからとったか、標本データかで違います。また母集団そのものだったとしても(例えばクラス全員というような)、その背景にさらならる母集団(例えば学年全体)を想定して比較するような時もありますので、その場合は標本となります。
で標本データの時はSTDEVを使って、母集団の時はSTDEVPをつかうことになります。
公式の違いは分母がn-1(STDEV)かn(STDEVP)かの違いしかありません。まぁ感覚的に理解するなら、分母がn-1になるということはそれだけ結果が大きくなるわけで、つまりそれだけのりしろを多くもって推測に当たるというようなことになります。
AとBの違いがあるかないかという推測をする時、通常は標本同士の検証になるわけですので、偏差を余裕をもってわざとちょっと大きめに見るということで、それだけ確証の度合いを上げるというわけです。

Q光子と電子の違いって?

光子と電子の違いを分かりやすく教えてください。光は1秒で地球を7周半するとよく聞きますが、それをするのは光子ですか?電子ですか?

Aベストアンサー

>光は1秒で地球を7周半するとよく聞きますが、それをするのは光子ですか?電子ですか?
それは「光」すなわち「光子」です。
「光子」は電荷(電気力)を持ちません。質量もありません。物質ではないのです。
これに対して「電子」はマイナスの電荷を持ち、れっきとした質量を持つ「物質」です。
「電気」も光と同様に1秒間に30万kmの速さで伝わりますが、それは物質としての「電子」が飛んでいるのではなく、電子の波動が伝わる速さなのです。


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