竜巻モデルの実証法

 
現在までに確認された元素の数は、100種類を越えます。

現在の量子化学では、中央に原子核なる「大きな塊」があることになっています。
こんなイメージです。

(ウィキペディアより)
原子核とα粒子

では、この姿を実際に確認した人がいるのでしょうか?
答えは、ノーです。

このイメージは、あくまでも想像図なのです。
得られたいろんな結果から、類推されただけなのです。

龍とか、河童のようなものです。
想像上のイメージなのです。
私はこう考えています。



そもそものことの始まり。

ボーアが基本的な原子モデルを提唱し、それをシュレディンガーの式に当てはめてみたら、解析的に解けてしまった…。 (ほぉ~~)




量子力学の完成 (ウィキペディアより)

1925年、量子力学の基礎はハイゼンベルクによって行列力学として与えられた。これによりついに、粒子性と波動性をもつ量子の運動(厳密には存在確率)を記述できる基礎方程式が書き下された。翌1926年、シュレーディンガーにより波動力学という別の形式で与えられた。それぞれハイゼンベルクの運動方程式、シュレーディンガー方程式と呼ぶ。

プランクの量子仮説とド・ブロイの物質波を仮定することから、粒子のエネルギーや運動量を波(波動関数)として表現することができる。

粒子のエネルギーと運動量を波動として表現して代入することで、シュレーディンガー方程式を得ることができる(波動力学)。また、粒子のエネルギーや運動量を波としての性質(重ね合わせの原理、直交性、線形性)をもつということができるため、行列に置き換えて同じ演算をすることができる(行列力学)。同1926年、シュレーディンガーはこれらの二つの力学が数学的に等価であることを証明した。

1927年にハイゼンベルクは不確定性関係を導き(不確定性原理)、ほぼ同時期にコペンハーゲン解釈が明確にされた。

量子力学の解釈については、大きな議論が巻き起こった。確率解釈を嫌ったアインシュタインは、「神はサイコロを振らない」という有名な言葉を残した

同時期にディラックはクリフォード代数を導入することにより、確率が負にならない相対論的量子力学を構成し(ディラック方程式の項を参照のこと)、またブラ-ケット記法を用いた演算子理論を最初に使った。1932年にフォン・ノイマンは演算子理論としての量子力学の厳密な数学的基礎を与えた(量子力学の数学的基礎)。




ハイゼンベルクの運動方程式 (ウィキペディアより)

ハイゼンベルクの運動方程式(英:Heisenberg equation of motion)は量子力学の時間発展をハイゼンベルグ描像とした場合の、時間発展についての基礎方程式。

ヴェルナー・ハイゼンベルクは、この方程式を行列表示したものを扱った。 この方程式がシュレーディンガー描像におけるシュレーディンガー方程式と数学的に等価であることは、エルヴィン・シュレーディンガーによって証明された。




シュレーディンガー方程式 (ウィキペディアより)

シュレーディンガー方程式(シュレーディンガーほうていしき、Schrödinger equation)とは、量子力学における純粋状態(状態ベクトルまたは波動関数で表される)の時間発展を記述する方程式である。1926年に、エルヴィン・シュレーディンガーが量子力学の一形式である波動力学の基礎方程式として提案した。





ボーアが基本的な原子モデルを提唱し、それをシュレディンガーの式に当てはめてみたら、解析的に解けてしまった…。 (ほぉ~~)

ただし、ただしである。
ここが重要なのだが、解けたのは、水素原子の場合だけなのである。

水素原子ではうまく解けたのだが、その次のヘリウムになるとうまくは解けなかった…。
100種類以上ある元素のうちの、1番簡単な元素(原子)でしか解けなかったのです。

その理由は、2体系(電子と陽子が各1個ずつ、計2個)なら解けるが、3体系(ヘリウムの場合:電子が2個、原子核が1個、計3個)になると、複雑になって計算ができないというもの。
要するに、難しくてできないということです。




http://www.tac.tsukuba.ac.jp/~ozawa/Sato.pdf

第1 章 序論

1.1 量子力学における多体問題

ニュートンは太陽と惑星の間に逆二乗則に従う引力が働くとして運動方程式を解
くことにより、惑星が太陽の周りを楕円運動することを説明した。このように2体系
に関する問題(2体問題)は解析的に解くことが可能
である。しかし、太陽、地球、木
星の3体からなる系について調べようとしたときには、運動方程式が解析的に解けな
いという困難が生じる
。このように3体以上の系に関する問題(多体問題)は解析的に
解けないとされている。
同様のことが量子力学でも起こっている。原子核や原子・分子などの振る舞いは量
子力学によって記述されている。例えば、シュレーディンガーは量子力学の基礎方程
式であるシュレーディンガー方程式を水素原子に適用することにより、その当時に問
題となっていた水素原子のスペクトルを説明することに成功
した。
水素原子の問題は、1つの原子核に1つの電子が束縛された2体問題であり、この
2体問題は古典力学と同様に適当な操作を行うことで1体問題に帰着することがで
きる。このことにより水素原子の問題は解析的に解くことが可能である。
しかし水素原子以外の原子は、原子核と複数の電子が相互作用しあった多体問題と
なり、現在でも解析的な解が見つかっておらず、また存在しないとも言われている。

原子や分子などの多体問題は解析的に解くことが困難であるため、様々な近似手法
やそれらを利用した計算手法が開発されてきた。本件では、乱数を利用した計算手法
である拡散モンテカルロ法を用いて原子基底状態のエネルギーの計算を行った。





ボーアが基本的な原子モデルを提唱し、それをシュレディンガーの式に当てはめてみたら、解析的に解けてしまった…。 (ほぉ~~)

これを解いた方法。
あくまでも、数学的だということです。

そもそも数学は、難問解決の手段です。
道具に過ぎません。

実際のモデルが合っていようといまいと、関係ありません。
この道具を使えば、何らかの答えが出てくるものなのです。

裏付けを取るための計算が、事実を追い越してしまった。
そんな感じです。

数学とは、現実には存在しないにもかかわらず、2乗したらマイナスになるものが存在する世界。
龍とか、河童と同じです。
これが弱点です。



話を元に戻しましょう。

100種類以上ある元素(原子)。

その中で1番簡単なものがたった1つだけうまく解けたことを根拠として、すべての元素、同位体でも同じだと結論付けているのです。
簡単に言うと、こうなります。

その先は、計算が複雑になって、うまく解けない。
だから、計算そのものを放棄している。
(そのため、いろんな近似法が、試みられている)

現在広く信じられている原子構造。
中央に原子核があって、その周囲を電子が回っている。

でも、このモデルには、こんな希薄な根拠しかありません。
私がいくつも不合理な点を指摘しているように、その場しのぎの定理、法則ばかりなのです。
並べてみると、互いに矛盾するものが、たくさんあります。



確率解釈を嫌ったアインシュタインは、「神はサイコロを振らない」という有名な言葉を残しました。

科学である以上、あいまいな結論は許されない。
そういう意味です。
まったく同感です。

まぁ、こういった確率論に頼らざるを得ない原因は、粒子の速さが速過ぎる点に行き着くのでしょう。
1mmの目盛りだと1μmの細菌の大きさが測れないように、物差し(光)の目盛りが、測りたいもの(原子や電子)に比べ粗いのです。



さて、私の提唱する竜巻モデル。
先日ある読者さんから、どうやったら立証できるか?と、問い合わせがありました。

答えは簡単です。
当てはめるモデルを変えるのです。
私の理解が間違っていなかったら、こういう答えになります。

バランスの悪いコマ。
バランスの悪さゆえに、回転軸がねじれる。
また、バランスの悪さも、大きくなったり小さくなったり、常に微妙に変化している。

コマの重心は(陽子+中性子)側にあり、こちらが原子の内部側になる。
逆に電子側が、原子の外側になる。

こういうコマが、無重力下で、3次元的にどう動くかを計算すればよい。
このコマが動く範囲が原子の大きさであり、電子の軌道は概ねコマの円周上にある。

こういった前提で計算をすればよい。
ニュートン力学的に解けると思います。

まぁ、数学の専門家ではないので、私自身は計算はできませんが。 (笑)



ところで、竜巻モデルのおもちゃを作ると面白そうですね。

球状のケースの中に、電動で動くモーターを仕込む。
そこでバランスの悪いコマを回す。

イヌやネコのおもちゃにありますね。
これをさらに発展させます。
http://www.nicozon.net/watch/sm15762437
(ネコちゃん、かわいいですね!!)

このケース全体の比重がちょうど1になるように作っておく。
このおもちゃを、水槽の中で動かす。

すると私の竜巻モデルが、擬似的に3次元的で再現できます。
本当は、宇宙船の中でやってみたいですが。

 
関連記事
スポンサーサイト

テーマ : 伝えたいこと - ジャンル : 日記

コメント

コメントの投稿

現在の閲覧者数: free counters