四つのヘディング

今日は普通の記事をば

一昨日くらいから食べたくて食べたくて弟に八つ当たりしてたモンブランがやっと手に入りました！
ばあちゃんありがとー
もちろんみんなの分もかってもらいましたよ
モンブラン三つにザッハトルテ一つ
胃の調子を整えるため、今日の晩御飯は控え目にします！

そして進研のドッキング判定が出ました！第一志望はD判定です！…………ズーン|||
弱点のわかりやすいことに、マークはA判で記述がE判、合せてD判ということでした
要は記述の数学ですよ
Ⅲ・Cと、サボったツケを払うときがきたようですね、ｳﾌﾌ
年末ジャンボでも当たったら、滑り止めの私立だって受けて無理に国立がどうとか考えなくてもいいんでしょうけどねぇ……億万長者になるには倍率一千万倍の壁があるもの
東大入るほうがまだ可能性あるもの

今日はそして、散々も散々だった
6時限目が体育、サッカーだったんですけど、顎にクリーンヒットするわ、自分の足に躓いてこけてはﾋｻﾞをすりむくやら、ことごとく足が空をきって届かないやら、周囲は失笑の嵐
全国のおとめ座が、似たようなこと言ってるのかなーとか思いました

あと、日本グミ協会の会員の皆様に朗報です
すりおろしりんごグミ美味しかったです
繰り返します
すりおとしりんごグミ美味しかったです

ダブルスリットエクスペアリエンス（と言うかどうかは知らん

どうして小論だと思うと簡単にまとめられるのに、ここに書き出すと長々とした文になってしまうのか……もちろんただの力量不足、申し訳ないです

今日は量子力学に戻って、といってもその入口に戻りましょう（私だって入り口しか知らないんだから当然だけど）
私が、こいつに興味を持つきっかけになったお話です
それは「量子」の特徴を説明するお話です
量子というものは不思議なものでして、なのでこの話も不思議だと思われると思います、が、そういうミステリアスなところが魅力なんだと私は考えています

だいたい、最初のお話のときに「解釈」のアバウトなイメージについて記述しましたが、量子の本質についての解釈は沢山あってどれが正解とは決まってないんですもん、証明できないから
でも、量子というものを利用した技術は既にたくさん出回ってるんですよ？
ぶっ飛んでますわよ、もー


はい、じゃあ「二重スリット実験」のお話です

結果から言えば、これは、量子の波動性を示す有名な実験です
つまり、量子は波だ、ということを示しているんです

どういう感じの実験なのかというと、まぁ名前から分かる通り、2つのスリットを用意します
いや、スリットって用意するといっていいのかな？スリットを作るための仕切りを用意するというべきか？スリットは物質じゃなくて概念だものな、全然関係ない話ですけど
まぁこんな感じ　

壁｜　｜壁｜　｜壁

壁と壁の間はごく小さく開いてて、実際この実験をするなら真空でなくてはならなかったりしますが、頭の中で繰り広げるだけならそういう面倒な条件は気にしなくて結構なわけです

壁の手前からこのスリットめがけて電子を発射します
その電子はスリットを通って壁の向こう側にある、写真を現像するときに使うような？（見たことないですけど）写真乾板なるもの（以下板と呼ぶ）に当たって、ポツンと点として表示され、どこに当たったかがわかります
まぁここまでは理解の範囲でしょう

電子は量子で、量子は粒子性と波動性の二つを示します
電子がポツンと板に当たった時点では、電子は粒子っぽいですよね
しかし、ここから何百万個という電子を発射すると、板に映る模様はある一定のパターンを表します
どういうパターンかというと、（電子が当たって）色づいたところと、（当たらなくて）黒いところのストライプ模様です
要するに、電子のよく当たるところと当たらにくいところの表れ方に法則性があるということです
それがストライプになる
そしてこのストライプは、「波が干渉するときに見せる模様」と同じ模様なのです
これを干渉模様と言います
以上から、電子には（つまり量子には）波としての性質があるな、と考察されたわけです（というか考察が証明された）

説明するだけならこれでスッキリしたかのようです
しかしちょっと待てよと
個人的には色々疑問がわいてきました
皮肉屋なもので、どうしても粒子であるという観点だけでは説明つかないのかと思ったんですねっ
以下、それらの疑問を解決していった過程でございます（赤が自分視点

「粒子という一個のボールみたいであったものが、いきなり波というユラユラしたものに変わったりするのかよ？」
「そうは言われても量子はするのだ」
「んー待て待て、こういう風に考えればどうだ。電子は大量に打ち出され二つのスリットを通ると、電子同士でぶつかりあったり力を及ぼしあったりして、そこに一定の法則性があって、たまたま干渉模様と同じ柄になったんじゃあないか」
「ﾌﾌﾌ、違うな。電子は別に、一度に大量に打ち出さなくても同じ結果をもたらすんだよ。つまり、一個一個発射させてもこの干渉パターンはできるんだ。つまり、一個の電子はその電子自身と干渉してるんだよ」
「ぐっ…しかし電子に粒子性があるのは確実だろ？ってことは二つのスリットのどちらかを通っているはずだよな？それを観測して確かめてみようや。電子がどっちかしか通ってないのに干渉模様を出すとしたら、電子は本体以外の何かと干渉してると考えてもいいだろ」
「それは無理」
「なんで！？」
「正確な観測のしようがないから。だいたい、観測するということを考えてみろ。目で見るにしても、電子顕微鏡でみるにしても、光子とか電子とかいうものをぶつけて、跳ね返った状態を解析するのが観測だろ。でも電子に電子とか光子とか、同じくらいの質量のものぶつけたりなんかしたら、状態変わっちゃうだろ。だから無理」
「はー？じゃあスリットを通る瞬間電子はどうなってんのさ？発射した瞬間も板に当たった瞬間も粒子なら、スリットを通る瞬間だって粒子じゃ！」
「しかし、粒子は干渉したりしない。電子にはどちらかのスリットを通る可能性があるが、いわばその可能性どうしが干渉しているといっていいな。そんな感じで、電子には波動性があると言える」
「可能性どうしが干渉する！？ぐえーっなんか論破されても、納得できねぇ！」
「君、それはアインシュタインも同じだったんだよ。しかし量子力学の歴史はことごとくこの考え方に味方するほうにはたらいている」

大事なことですが、アインシュタインは量子自体の存在はがっちり認めていました
だいたい、光が量子であることを示したのは彼自身だもの
ただ、量子が持つ不確定性（上で言えば観測できないってこと）が気に入らなかったようです

ちなみに、私がボーアさんのことが好きな理由にここらへんも関係してきます
彼の考案したパイロット解釈は、空気中に漂っているなんらかの物質による波の上を電子や光子などの粒子が乗って動いて行く、その波の動きは予測不可能だから電子がどちらのスリットを通ったかはわからない、と考えるものでした
これは私たちの持つ常識に見合っているし、説明に矛盾もないわけですがそれなりに問題があって下火になりました
理由の一つはその「空気中に漂っている何らかの物質による波」が本当にあるという証拠がないこと
それから、電子の当たる地点を予測する式が難しくて使いにくいわりに、主流であったシュレディンガー方程式より精度が上がるわけでもないということ
でも、実用性以外部分では、自分の感性を曲げなかった彼の考え方に賛同したいと思います

結局量子には波動性があることが周知の事実となったわけですが、それでは量子＝波ではどうしてだめだったのか
つまり量子の粒子性の証明を次はおしゃべりするつもりで今日はお開き

ガスパール＝ギュスターヴ・コリオリ

えー…折角量子力学の振りをしましたので、話の流れを折ると後々これ関連の話をするのも難しいでしょうし、自分でもできれば興味のある分野の話で文字打つ方が気分もノリますから続きを……と思ったのですがー！
「これやっとけ」って言われたのとちょっと違うんですよねーそれが、さぁ
それでこの3連休ですし、モチベーションがだだ下がりでもう受験とか口にしちゃいけないような体たらくなんで、せめて調べろと言われたことくらい調べようかと思います

今日5・6時間「おにぎり」見てましたからごめんなさいごめんなさい◎※▼先生ごめんなっつぁあああい！！！←木曜日学校サボってる


もげっ


では今日は「コリオリの力」

うーん、知らないからね、何から説明してよいやら……
そうですね！まずは、このコリオリの力の名前の由来から申し上げましょう、と言いますか申し上げたいっ
フランスの科学者ガスパール＝ギュスターヴ・コリオリ、彼が導いたところからきました
いい名前だー、ガスパール＝ギュスターヴ・コリオリ

ガスパール＝ギュスターヴ・コリオリ

ガスパール、ギュスターヴ、そしてコリオリというこの組み合わせは拍手で賞賛したい程凛々しいチョイスですよね
それでこの力、どのようなものかと申しますと
回転する丸い台を想像していただきましょう、子供の指が飛ぶ事故のあった遊具、もしくは中華料理が乗る回転卓のようなもの、わかりますね？
それで、その台の上になんかものを置きます、子供でもよろしいし、エビチリの乗った皿でも、裸の金髪美女でもいい
そして台を一定の速度で回転させます
これもゆっくりぐるぐるでもいいし、ｷﾞｭﾝｷﾞｭﾝまわしてもいいでしょう
この時物質は（子供かｴﾋﾞか美女は）その質量と1秒間に進む角度（速さ）と、中心からの距離の2乗に比例するベクトル量（大きさと向きを持つ数値）を持ってます
この数値を角運動量というのですが、それを定義することによって何が便利になるのか
じゃあ、考えてみましょう
この台に乗った物質の、1秒間に進む角度を一定にしたまま台の淵に向かって、つまり外側に移動させていくと、角運動量はどうなるでしょうか！
ﾊｲ答え！
大きくなる！
でね、この動きを台の外から見てると、エビチリは曲線を描いてあなたの手元まで達するんですけど、あなたが超ﾐﾆﾏﾑんなって台の上でエビチリの皿を見上げると、それは直線的に動くんですね、実は
でもちょっと待てよと
角運動量が大きくなる＝外から力を受けてる、なのにどうして直線的に動くんだよと、ええそれは外から受ける力と反対向きにコリオリの力を受けているから、はい、ばきーん！！

まぁ私が理解するためにしち面倒くさいごたくを並べましたけど、例を挙げれば十分納得なんですよ

はい有名な現象に、台風が北半球と南半球で回る方向が反対だってのがありますね
北半球では反時計回りに回るんですけど、これは風が中心に向かって進む際にコリオリの力を受けるせいです
だって地球は自転してんだもの
自転は北極点からみたら反時計回り、南極点からならば時計回りに回っているので、その影響を受けているわけです
この力、回転の軸から遠ざかれば変化することは前述のとおりですが、そのために緯度によって影響の大きさが変わってきます
もちろんミサイルとかロケットの飛んでいく方向もこの力の影響を考慮しなくちゃーズレるわけです

また地球の自転自体をこの力が物理的に示してもいます
有名なフーコーの振り子という名の簡単な装置がありますね！え？知らない？しょうがないなぁちょっとじゃあ説明してあげるよ（知っていることを話す時には乗り気で

フーコーの振り子とはつまりただの振り子ですよ
なんじゃ！？とお思いなさるな、そのおもりを吊下げる紐の長さはなんと10メートル以上ですよ
うん、それ以外は普通
フーコーが一般公開した時には約60メートルくらいの長さを使用したらしいんですけど、60メートルって君らが想像してるよりだいぶ長いからな！！！（何さ
で、振り子がどうしたかというと、まぁ通常振り子と言うのはブランブラン振れているものですよね
皆さんならまぁ振り子時計なんかを思い浮かべなさるとよろしいさ
でもフーコーの振り子はもち、上を固定なんかしてないわけで、そこへコリオリの力を受けると回転方向がちょっとずつ変わっていくんですね、きた道を戻らないのよ
そしてもし振り子の重りの先にペンがついていたとしたら、小学生の描くお花のような形を描いていくわけです
中心を一つにして花びらが広がるようにね

はい、以上慣性力の一種、コリオリの力のご紹介でしたﾊﾟﾁﾊﾟﾁﾊﾟﾁ

物理学初心者が物理学超初心者に与ふる書

小論だの面接だのに役立つ物理のお勉強を進めております

それで、まぁこちらでもそういう関係のお話を、もちろん自分自身調査を深めながらして、自分に役立てようという自己還元目的企画を始めてみようと思います
ですから、もちろんその真偽の保証はできないのですが、ニュアンスに問題があるとしても分りやすく、出来るだけ正しく、表現するつもりではあります
多くの人にとっては雑学以上の何かにはならないであろうと思いますが、でもまぁこういう分野も面白そうではあるなと思っていただければ幸いです

それで今日は何を話にしようかと考えました
その折に、小論文担当の先生が、私のいっとうお気に入りの物理学者はデヴィット・ボームさんというのですが、この人以外にも人ネタ（もしくは一ネタ）仕入て置きなさいとおっしゃっていたのを思い出しまして、じゃあ誰か物理学者についての話にしようと

はじめはやはりキャッチーなのがいいかなと思いまして、アルバート・アインシュタインさん、彼を取り上げよう
かと、思ったのですがやめました、だって難しいんですもん
なにせ、逸話も功績も多くてここにまとめてご紹介とはなかなかできないんですよ
それに別に好きでもないですし

ここまでが前フリです
次からはこのプロローグは無しにいきなり本題に入るつもりですので、今日はこの文章量もご了承下さい


さて、そこで今日は「ニールス・ボーア」、彼のお話をすることにきめました

理由は大きく二つ！彼はアインシュタイン（もう呼び捨てていきますけど）と切っても切れないある意味ふか～い仲である、結構すごい人ということから
そして、高校物理で大抵最後の最後に習う「原子」の分野で、これを語るに欠かせない、とってもお勉強になる人だから、です
要は自分が得するから

ボームは売れない解釈「パイロット解釈」を考え出しました（東洋思想と結びついた、という物理学者はたくさんいたんだけどね……）
対するボーアは名前は似ていますが、はるかに人気のある「コペンハーゲン解釈」というのを生み出した人物（の一人）です

コペンハーゲン解釈は、現代物理学の二大柱の一つ、量子力学を支える主流の解釈です、ババーン
…ちなみに「解釈」とか言いだしましたけど、これは「原理」とは異なるもので、ボーアさんとは離れた話ですが大事な事前知識だと思うのでかいつまんで説明しておきます

解釈とは、要するにつじつま合わせです
19世紀までの古典物理学では、説明できない色々な現象が起こってきた時に、人々はそれらのつじつまが合うような、新しい考えをつくりだしました、それが解釈です
そして解釈は、決定的にこれが正しいとは証明することができません（原理は確かなもの）
でも、その考え方ならば、古典物理学的考え方で説明できなかった現象も説明できるから、そう考えるよということです
その主流がコペンハーゲン解釈、なのですが個人的にはパイロット解釈だって負けてないぞ！なんて思ってます
そしてこれらの解釈はどれも、「量子力学」という一つの理論に関して与えられた考え方です
（ちなみに「量子力学」と「量子論」は違うみたい……ｗｉｋｉでは同じものだよって書いてあったと思うけどね、ややこしいの、だから気にしないで）

ニュートン力学とも呼ばれる17世紀の古典力学が19世紀になるまで矛盾なく受け入れられていたのに、どうしてそれでは十分じゃなくなったのかといいますとそれは観測器具の発展によって極小の世界（電子や、原子核を構成する陽子の世界！）が見えるようになってきたからです
量子力学とは、その極小の世界に存在する量子という新しいモノについての理論です
だから古典力学じゃ駄目だったんです
（でもニュートンがはじめに考え出した、考え方の原本をみると、現在の量子力学にも当てはまる書き方で表わされているそうです。高校物理で習うのはそれを『私たちの世界で見える』バージョンに簡略化したものなんですね。ニュートン超すげぇ）

ボーアがこの量子力学の考え方の主流として認められているコペンハーゲン解釈を確立した（ボーアの故郷がコペンハーゲン）、ということですが、彼と相対するような考え方をしたアインシュタインはどうだったのでしょうか
ハイ、量子力学が大嫌いでした
そして、量子（量子の定義を説明すると面倒が臭いので、電子とか陽子とか、ああいうちっさい粒の事だと思ってればよろしい）をめぐる数々のボーアとの論争にはボロ負けしてます、意外にも

アインシュタインは（やっぱり彼にも少しは触れたい）ニュートンに似た考え方をする人でした
例えば、銃を発射すると、弾丸の飛び出す速度や空気抵抗や摩擦やあと発射角度なんかを調べればどこに着弾するかは分かると思いますよね、アインシュタインもニュートンもそう思った
けど量子力学は（ボーアやパウリやクラインや仁科は）そうじゃないと言う
「ハイゼンベルクの不確定性原理」なるものを持ち出して、この弾丸が電子だった場合、その着弾点は着弾するまで分らんのだ！というのです
これを聞いた時は「うおーさすが前衛的って感じ」って思いました

でも、やはりアインシュタインは天才で、量子力学のことが嫌いだったにも関わらず、量子の象徴的性質である「粒子性」というのを証明して、その確立にボーアさんに負けず劣らず貢献しています
ツンデレですよね
その上ボーアがノーベル賞を受賞したのはアインシュタインの次の年！つくづく縁があるお二人…

ボーアのお話をしましょう
先ほどから枝葉ばっかりだから（枝葉の方が私は好きだけれど、知っていることを話しても復習になってないし………ね）

高校で習ったボーアの功績は「ボーアの原子模型」
別に面白い話じゃないけど、話してみます（ボーアはおやっさん系のいい人らしいですけど

始まりは物理学者が「原子の構造」を考え出したことからです
長岡半太郎とトムソンがそれぞれ考えた、惑星と衛星のような形とスイカのような形（言ってて自分でも想像がつかないけれども）が有力候補でした
それに決着をつけたのが、これまた量子力学なんて嫌いだというラザフォード
彼が考え出したのが、プラスの電気を持つ原子核の周りをマイナスの電気を持つ電子が周る、という構造
今だから私たちはこれが正しいとわかっているけど、その時の学者は私たちみたいに与えられた新しい情報を鵜呑みにするわけにはいけませんでした
だって、電子が回転するということはエネルギーを消費するということだから、電子はどんどん原子核に近づいて行って、最後にはくっついてしまうことになってしまいます
これが水素の場合、１億分の１秒でくっついてしまう計算になるそうです（もう意味分からんよな

これが実際に起きないのはなぜかという問いの答えを考え出したのが、ハイやっときましたお待ちかね、ご存知ニールス・ボーアさんですあー長かったここまでの前振り！！

ボーアはね、電子は特定の軌道を回る構造を考えたんです
化学で習いませんでした？Ｋ殻Ｌ殻Ｍ殻…ってやつです、そして電子がこの軌道を回っている間はエネルギーを放出しないのです
でもラザフォードがエネルギー出るような模型を考え出したのは別に彼のせいでなく、実際にエネルギーが「電磁波」という形で放出されているのを、「色」として観測されていたからです（電磁波の話は身近でわかりやすいから今後話すかもしれない、話さないかもしれない）
もちろんボーア模型はこの辺りもカバーしてます、大丈夫
電子の回る軌道は複数あって同心円状に、水面に浮かぶ波紋のように並んでいる（とボーアはいう）のです
そして、電子はあっちの軌道からこっちの軌道、と移動します
プラスの原子核からマイナスの電子が離れるにはエネルギーが必要そうな気がしますよね？
そう、移動するときにそのエネルギーが出たり入ったりするのです
そして例えば真中から４番目の軌道から２番目の軌道に移動するときは緑の光なんかを出すわけ！
それでこれは、バルマーという中学校の先生が発見していた色の波長の法則性の式と合致もしたところから、正しいモノとして認められました、めでたしめでたそ


以上！長くなったのでぶっちぎってこれで今日のお勉強は終わり！

云如何（ｳﾝﾄﾞｳと読む）

運動してぇのはやまやまなんだって！！！