Physics1122

量子力学入門

量子力学とは:シュレーディンガーの猫って何?

これまでの記事では、量子力学が扱うミクロな粒子の特性として、「干渉」や「波動関数の確率的な解釈」などを紹介してきました。特に前回の記事では、観測前の電子は「どこかひとつの場所に決まって存在している」のではなく、その波動関数が空間内の様々な場...
量子力学入門

量子力学とは:波動関数が記述する量子の世界

これまでの記事では、光や電子といった量子力学が扱うミクロな粒子が、波と粒子の両方の性質をもつ、いわゆる「波動と粒子の二重性」を示すことを紹介してきました。量子力学も、他の自然科学と同じ「科学」の一分野です。科学では、観測や実験から自然法則を...
量子力学入門

原子模型の歴史から探る電子の正体

私たちが普段目にしているすべての物質は、原子と呼ばれる非常に小さい粒子の集まりです。そして原子とは、陽子と中性子からなる原子核のまわりを、いくつかの電子が回っているような構造をしていると説明されます。このような「原子とは何か」という基本的な...
量子力学入門

光の正体を探る3:光電効果に基づく光量子仮説の登場

私たちの生活に欠かせない「光」ですが、その正体は何なのか?この素朴な疑問は、長い期間にわたって多くの物理学者の間で議論されてきました。17〜19世紀にかけて、「光は粒子か、それとも波か」という二つの説が対立し、多くの実験や議論が行われました...
量子力学入門

光の正体を探る2:光の波動説を後押しするヤングの干渉実験

「光とは一体どういうものなのか?」という一見単純な問題は、長年にわたり多くの物理学者の頭を悩ませてきました。17世紀〜19世紀にかけて、この問題が議論されていた頃、光の正体に関して、2つの説が提唱されていました。1つは「光とは、さまざまな色...
量子力学入門

光の正体を探る1:光の粒子説と波動説

朝起きると太陽の光で部屋が明るくなり、夜になれば照明の光の下で本を読んだりスマホを眺めたりする。そんな日常生活を送っている我々は、四六時中「光」に囲まれて暮らしているといえます。では、「光って一体何なの?」と聞かれたとき、あなたはどう答える...
量子力学入門

量子力学とは?:ミクロな世界の探究が拓く新技術

「量子力学」という言葉を聞いたとき、あなたはどんなイメージを持ちますか?「量子ってことは、電子みたいな小さい粒子の運動を調べる学問なのかな?」「量子コンピュータがすごいらしい、という話だけ聞いたことがある。」「シュレーディンガーの猫なら名前...
科学の基礎

観測、実験を通して自然法則を解き明かす:(2) 単位とは何か

科学では、観測や実験で得られた量を正確かつ客観的に示すため、「単位」が重要になります。例えば、1.00 m と表記された長さは 100 cm と同じ長さを表します。しかし、「1.00 m の棒」と「100 cm の棒」を接合した合計の長さを...
科学の基礎

観測、実験を通して自然法則を解き明かす:(1)有効数字はなぜ大切?

科学では、観測や実験で得た数値から自然法則を明らかにします。そのため、実験で得られる数値の「精度」や「誤差」を正しく取り扱うことが重要です。自然法則を明らかにしようとする科学の世界においては、測定や記録が曖昧なままでは適切な議論ができません...
科学の基礎

そもそも科学とは?

「お化けなんて非科学的なもの、この世にいるわけがない」と言う人がいますが、そもそも「非科学的」とは、どういう意味なのでしょうか?また、「科学的」とは、どういう意味なのでしょうか?理科の教科書を見てみると、重力、植物の生態、光の反射と屈折、電...