ありのままに生きる

社会不適合なぼっちおやじが、自転車、ジョギング等々に現実逃避する日々を綴っています。

ホーキング、宇宙を語る

ホーキング、宇宙を語る―ビッグバンからブラックホールまで (ハヤカワ文庫NF)

ホーキング、宇宙を語る―ビッグバンからブラックホールまで (ハヤカワ文庫NF)

第4章 不確定性原理 メモ

・科学的決定論
 ある一つの時点の宇宙の完全な状態がわかれば、それに基づき宇宙の起こるすべてのことを予測できるような一組の科学法則がある。


・電磁波はかってな配分で放出されるのではなく、量子と呼ばれる一定のかたまりとして放出される。
・個々の量子のもつエネルギーは波の振動数が高いほど大きい。


ハイゼンベルク不確定性原理
・粒子の位置の不確定さと速度の不確定さを掛けたものは、プランク定数よりも小さくできない。
・この限界は、粒子の位置と速度の測定法方にも、粒子の型にも左右されない。


不確定性原理は、完全に決定論的な科学理論、宇宙モデルに終わりを告げた。


量子力学
・力学を不確定性原理にもどづいて定式化しなおしたもの。
量子力学では、粒子は位置と速度の結合である量子状態をもつ。
量子力学は、単独の確定的な結果について予測しない。
 量子力学が予測するのは、起こりうるいくつかの異なった結果であり、それぞれがどのぐらい起こりやすいかを教える。


量子力学は科学の中に、予測不可能性あるいは無秩序という、避けようのない要素を持ち込んだ。


量子力学には粒子と波の二重性が存在する。
 粒子は確定した位置をもたず、ある確率分布をもって”ぼやっと広がって”いる。


・電子は中央にある原子核からどんな距離にある軌道を回ることもできるのではなく、ある決まった距離にある軌道しか回れない。

原子核のまわりを回る電子は、その速度に応じたある波長をもつ波だと見なせる。
・軌道の長さが、電子の波長の整数倍になる軌道が許される軌道。


<経歴総和法>
・粒子はAからBまで行くのに、考えうるすべての経路をたどると見なす。
・それぞれの経路には一対の数が結びつく。
 一つは波の大きさ、もう一つは波の周期の中での位置を表す。
 AからBに行く確率は、波をすべての経路について加え合わせることで求められる。
・ある隣り合った経路の集合の場合、各経路の位相差が違わないことがあり、このような経路の場合、波は互いに打ち消し合わない。
→許される軌道に対応するのはこのような経路。


・宇宙の大局的構造を支配するのはアインシュタイン一般相対性理論であり、古典理論と呼ばれる。
量子力学不確定性原理を考慮に入れていない。
・重力が弱い場合、一般相対性理論は観測と一致する。

・強い重力場では量子力学の効果が重要になる。