こんにちは、カタツムリ系です🐌
この本の筆者の山田克哉博士。ブルーバックスでたくさん上梓されています。
- 時空のからくり
- 真空のからくり
- 光と電気のからくり
- E＝mc^2のからくり
などなど。
不思議と「相対論のからくり」がありませんが、おそらく、上記の「からくり」シリーズが相対論の解説になっているからでしょう。そんな方がとうとう出された「量子力学のからくり」。簡単なはずはありませんが、この方、明らかに、サイエンスを愛してらっしゃいます。一般の人々にサイエンスを易しく解説するという位置づけであるポピュラーサイエンスの本ですから、サイエンスを嫌いな方に書いてもらっても仕方ないのは確かてす。それにしても、十分に愛を感じます。この本にも、そこそこ、見慣れない数式は登場します。しかし、意外と目を背けることがありません。単に、先生が好きだと、その方の授業をちゃんと聴けるという、古典的な心持ちの話かもしれません💦それでは、現代物理のレジェンド「量子力学」のカラクリに、絡んでいきます😊
出典はアマゾンさん。
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【目次】
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量子力学でノーベル賞をとり、量子力学と折り合いの悪かったアインシュタイン
そうなんですよね。アインシュタインは相対論でノーベル賞を取ったわけではないそうです。光電効果という量子力学系のテーマでノーベル賞の対象になっています。もちろん、政治的な背景もあったようです。
そんな
「光電効果」をまずは確認します。
これだけの経緯があるのに(あったからこそ？)終生、アインシュタインは量子力学と折り合いが悪かったよう。その曖昧さが嫌いなんだとか。ある種の美意識から曖昧さを遠ざけたかったようです。ここまでくると、科学者もアーティストっぽい💦
光電効果という賢そうなテーマ
いろんなところで、このテーマは書かれています。おそらく、数式とかを含めて説明しだすとかなり、難しいのかもしれません。ただし、考え方だけだと、意外とシンプルそうに見えるのは不思議です。
P-40
金属面に光が当たるとほとんど間を与えず、瞬時に自由電子が金属表面にから出てきます(中略)自由電子はエネルギー(運動エネルギー)を持っていますが(中略)光の色によって、自由電子のもつエネルギーが異なっている
まぁ、光があたると、押し出されて電子が出てきて、エネルギー毎に色が異なるまでは、すんなり理解できます。とりあえず、これを光電効果というらしい。すごく、普通。
P-40
金属面に照射する電磁波の振動数fがある値以下になると、照射する電磁波をどんなに強くしても一個の自由電子も金属表面から出てきません。逆に、振動数の高い電磁波である紫外線を照射すると、その強さがゼロでない限り、どんなに弱くても金属表面から電子が出てくるのです。
ここですね。ポイントは。振動数が鍵だと。ちなみに、光の強さは振動数に関係していると思ってましたが、上の文面見る限り、どうやら関係らしい？？？
流れとしては、電磁波を波と考えると矛盾があるという話らしいのですが
P-41
電子が、進入してきた光(波)から外に飛びだせるほどの十分なエネルギーを受け取るまでには時間がかかります(中略)しかし実際の光電効果においては光が金属に当たると瞬時に電子が飛び出てくる
この波であるはずの光にアタックされたら、もっと電子は、ゆるゆる出てくるし、おかしいと。
P-42
光が電子にぶつかるとときには、波としてぶつかるのではなく「粒子」としてぶつかり、光の持つエネルギーが瞬間的に電子に引き渡されると考えると辻褄が合う
あんまり、大きな問題には感じられませんが
- 理論として成立させるなら、矛盾はなくす必要あるし
- それに光電効果が、電子の反発が対象だとすると、その反発スピードが予想とかなり違うのは都合悪いでしょう
- さらに、現在は光センサーなんかに利用されていて(コンビニの自動ドアとか)それらがちゃんと動くようにするには、大きな矛盾はたしかにマズイですよね💦
波と粒子の違いは如何に重要か
電子を波というだけでなく、粒子としても認識すると、色々説明がつくのは分かりました。残念なのは、そんなに重要？！というところが消化不良なところですね。まぁ、おいおい、追いついていきたいと思います💦
また、次回。
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