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現代の量子物理学の理論は本当に信用できるのでしょうか?

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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 .9 | 投稿日時 2016/5/11 1:33
ゲスト 
 まず、1つの例として遥か彼方の星からやってくる1つの光子について考えましょう。従来の物理学の理論では、この光子の波束は大きく広がり、観測など出来ない程希薄化し、消滅せざるを得なくなるはずです。
(光子がz方向に飛んでいるとしましょう。光子の運動量のx, y成分が共に全くの0であれば(xy-spectrum width = 0)、光子の波束は既に無限に広がっている(平面波)ということになります。そうでなければ(xy-spectrum width ≠ 0) 、波束はさらに広がることになります。)
 結局、各々の量子場において、表面張力のような凝集力、あるいは波束の端をcut-offするメカニズムのようなものが無ければ辻褄が合わないことになるでしょう。
 従来の理論では、孤立した自由な量子は、特定のエネルギー・運動量と有限サイズの波束を共に有することは不可能ですが、上述の凝集力のようなものを導入すれば可能となります。
 それがいかに微弱なものであれ、ファイマン・ダイヤグラムや繰り込みの計算法には大きな修正が必要となり、そもそも繰り込みそのものが無意味になるかもしれません。
 そうすれば、繰り込みは、QED、QCD、量子重力理論(超ひも理論など)などの基礎となるものなのですから、これらの理論は極めて疑わしい代物でしかないのではないか、というのが私の疑問です。
 誠に微妙な問題とは存じますが、もし御回答頂ければ、誠に有り難く存じます。
投票数:0 平均点:0.00
前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2016/5/14 6:10
like-mj  一人前   投稿数: 768
like-mjと言う者ですが...

guest氏の話しには
理論的には、異なる階層における
粒子の記述原理が、1つの対象に対して
なされていると思いますが

実験をするという立場では
そういう考えが一部必要で...
なぜなら、私たち自身、マクロな形でしか
対象を操作できないし、実験結果自身も
マクロな意味の数値でしかないのに
対象の本質がミクロであるのですから
こうした問題は、いつでも存在すると思います

でも全体としては、話しの目的は
理論的整合性の問題点のご指摘にあるように
お見受けします

さすれば、そもそも1個のphotonに対し
その波束のedgeなどというマクロな描写自体
が成立していないと思います

そもそも、z方向に運動量をもつ状態として
理論的に仮定した段階で
ご指摘の通り、平面波という記述になり
空間的広がりは無限遠まで続くと考えるのが
理論なんだと思います

しかしながら、この広がりというモノは
classicalな意味での概念に属する
広がりではありません
確かに広がって存在してるのですが
この広がりの根拠には、測定した時の
classicalな意味での空間的な場のような
つながりでは理解できない量子階層固有の
つながりであって、このentanglementの
詳細な機構は謎のままというのが現状と
思います

投票数:1 平均点:10.00
前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2016/5/15 0:20
ゲスト 
like-mj さん

御回答、感謝します。実験をされているということで、貴重な御意見ありがとうございます。

本題に入る前に、簡単な自己紹介をしておきます。
私は昭和50年代に物理学を専攻し、修士課程修了後の殆どの期間を物理とは関係の無い仕事をし、今は退職者です。最近、再び物理の勉強をしてみまして、どうも納得がいかない疑問を、ネット検索で見つけたこのサイトに投稿してみたということです。

さて、本題ですが、質問の趣旨を確認させて頂きます。
(遠方の星からやってくる光子のように)孤立した自由な量子(素粒子)の振る舞いは波束として記述できますね。当然それは複素正弦平面波(~exp{i(kx-wt)} )ではありませんから、エネルギー・運動量は不確定ですね。そうすれば、物理学の最も基本的な保存則ですら成り立たないことになります。私は、40年ほど前に量子力学を勉強し始めた頃から、納得できませんでした。勿論Heisenbergの不確定性原理(厳密には、この文脈ではKennardの不等式と言及すべきだということを最近知りました)等の知識はあります。
そこで、前回書きました凝集力のようなものを導入すれば、特定のエネルギー・運動量をもった波束が存在可能となり、エネルギー・運動量の保存は明確となり、私としては納得できる、ということなのです。

冒頭に書きましたように、私は過去の研究業績の蓄積が有るわけでもなければ、将来研究論文を書くつもりもありません。守るべき立場やメンツもありません。このサイトの読者の皆さんは、物理学のプロの専門家ではないかと思いますので、私の考えに明白な齟齬があれば、それを指摘して頂ければ、有り難いですし、間違いとは言い切れない、と判断して頂ければ、喜ばしい限りです。

以上、よろしくお願いします。
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 .2 | 投稿日時 2016/5/16 0:04
like-mj  一人前   投稿数: 768
like_mjと言います

1958年生まれ、工学部出身、会社員です

夜空に煌く星々や星雲を見ると
それらは、いろんな色をしています
何万光年も遠方からやって来た
それらの光のspectrumは測定でき
そこには、それらの光輝く対象に含まれる
元素を特定したり、spectrumの位置のズレから
対地球の運動速度などが計算され
Hubbleは、宇宙が膨張している事を見つけました
また、ご存じのように
spectrumは、原子のenergy準位間の遷移で
生じる複数の準位間の差のenergy
をもったphotonであり、E=hν、c=νλ、p=h/λ
から、ある運動量をもった状態であり
平面波でなければ、あの色は見えない事が
分かります

ここの部分を、どう理解するのでしょうか
投票数:0 平均点:0.00
前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2016/5/16 1:08
like-mj  一人前   投稿数: 768
wave packetという考えは、
現実にあるモノというよりは
理論的にSchrödinger方程式に従って
不確定なモノがどう変化するかを知るための
ものと思います
Gauss分布は、Fourier変換してもGauss分布に
なるし、定積分も計算できるので
そういう試験的な関数には適しています

おそらく、熱電子放出過程以外の
原子内の準位遷移過程で輻射されるphotonは
特定のenergy情報を担い、従って
運動量は一定の平面波と考えていいと思います

尤も、原子内の電子のようにpotentialに
束縛された系では、中心付近に集まるような
波動関数の形をしているので
この形をもって、wave packetと言えなくも
ないですが、あくまでこの解は
energy固有値問題の解なので
時間に依存しません
また、Gauss型波束に、Schrödinger方程式
を適用すれば、ソレが徐々に平面波に漸近する
のも分かります

運動量が一定という事は、位置は
まったく分かりませんが、どっちの方向に向かって
進んでいるのかは分かります

そして、この考えは、古典的ホイヘンスの原理
とも整合している考えになっています
球面波の先端は、半径が増すに連れ
平面波に漸近して行きますから...

それでも、光の量子としての粒子性を
理解しない限り、何万光年も遥か彼方の光が
この星まで届くのを理解するのは
困難な気もします
尤も、見える星は、ほとんどの星が
膨大なenergyで核融合しているモノだけで
小さなenergyしか出さないモノは見えないって
事もあるんでしょうが...
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - | 投稿日時 2016/5/17 1:01
ゲスト 
返信を読ませて頂きまして、だいぶ議論が噛み合っていないという感じがします。
それは、平面波という言葉の意味するところが基本的に違うからだと、思われます。
私の言う平面波は、その最も厳密な定義に基くもので、z方向に進むものですとその波動関数はf(z)です。即ち、その値はx, yには全く依存しません。つまり、z軸に垂直な面では一様で、波の幅は無限大です。そのようなものは現実には存在しませんね。
他方、like_mjさんのおっしゃる平面波は、波の幅がそこそこ大きく、x, yの変化による波動関数の変動はかなり小さいというものでしょう。

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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2016/5/17 1:20
ゲスト 
「それでも、光の量子としての粒子性を
理解しない限り、何万光年も遥か彼方の光が
この星まで届くのを理解するのは
困難な気もします」

光子自体は光速で移動しますから、どれだけの距離を移動しようが、時間は停止しますので、1m進むのも何億光年進むのも基本的には同じことです。

私の疑問は、従来の理論で、波束の広がりを抑制するメカニズムが無いのは、問題ではないか、ということです。
従来のコペンハーゲン的な量子力学の解釈では、光子がある場所で観測されると、その時点でその他の場所での存在確率がいきなりゼロになる、ということになります。
当初の質問文中で「遥か彼方の星からやってくる1つの光子」と書きましたのは、光子がある場所で観測されると、そこから何万光年、何億光年離れた場所の状態がいきなり変化するなどということはとても常識では有り得ないように思われるからです。
私の問題提起は、このような超常的解釈と凝集力の導入、どちらを受け入れるか、ということになるかもしれません。
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2016/5/18 0:03
like-mj  一人前   投稿数: 768
1つ明確に言える事は...

私たちという存在自体、マクロなものしか
直接的には認識できない

この事実が大きいと思います

ですから、以前からココで言ってる事なのですが
マクロな意味で、ある点に対象を測定した時
波動関数の広がりが一瞬に、ある固有状態に
reductionするって言う場合...

そもそも、この固有状態というのは
マクロな階層に属する
つまり、量子力学で
任意の物理量が固有状態のsetで完全に展開
できるという話しは...
ミクロな状態という何だか分からないものが
マクロな状態の重ね合わせで記述できるという
原理だと理解しています

固有状態が、ミクロな階層内にあると考えるから
そもそも辻褄が合わなくなるのであって
私たちが知るという行為自体が、マクロな
意味でしか成立できないのを自覚すれば
ある意味、自明なことです

つまり、今ここにあるが、それ以降に
どこに行くのかは、Schrödinger方程式で
時間を追跡するしか手は無いのですが

Schrödinger方程式そのものは
偶然に発見したようなモノで
古典論の法則から連続した論理的推論で
到達できる内容ではありません
そこには、1つの論理的飛躍が避けられない
ものと思います

ですから、私たちのマクロな認識は
そもそもが、断片的でしかない
という事をも、それは意味していると思います
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 .2 | 投稿日時 2016/5/18 0:11
like-mj  一人前   投稿数: 768
さらに言えば、
この断片的な認識が、古典論の記述では
言い換えれば、古典的階層では
連続した曲線上に乗るという話しであって

そうした話が破綻してしまうのが
ミクロな階層って意味なんだと思います

それでも、私たちが偶然にせよ
Schrödinger方程式という記述を
手にした意味は
とてつもなく大きいと思います
投票数:0 平均点:0.00
前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2016/5/18 0:58 | 最終変更
like-mj  一人前   投稿数: 768
さらに、量子力学の大きな発見の1つは

ミクロな階層の理論では
物理量が作用素になるという構造を
見つけた事で、対称性が生み出す群の表現が
ミクロな対象のあり方さえも決めてしまう
ような話しの展開が生じる背景にもなっている
と思います

波動関数が、もやもやした対象を扱うのに
数学の母関数のように働いて
対称性から物理法則を引き出す

古典論の階層では、運動の表現は
多かれ少なかれ、位置の変化が中心テーマで
あって、対称性があっても、それは
対象の運動方程式を変数分離したりとかの
解法のテクニックでしかなく

そこに未知の法則が展開する余地は
ほとんど考えにくいと思います
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2016/5/19 1:09
ゲスト 
ところで、プロの物理学者の多くは、点のように(紐かもしれないということですが)微小な素粒子が実在するものと信じているようですね。
Schrödinger方程式の解である波動関数の絶対値の2乗は、粒子の存在確率を表す、と私も習いました。
しかしながら、波動関数自体が実体を表すものだと考えないと、2重スリット実験における1粒子干渉や多くの量子力学のパラドックスは説明がつかないと思いますが、どうでしょう?
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2016/5/20 1:54
like-mj  一人前   投稿数: 768
私なんかが言える事など
ほとんど何もないのですが...

現在の理論の流れを考えると
目の前に広がっているように見える3次元空間
は、それだけで閉じたモノではなく
その中に、別の次元へと連なる扉が開かれていて
量子という存在は、そいう部分へも浸透した形で
広がっているように思えます

よく言われるのは、重力の力が電磁気の力に比べ
弱いのは、そういう部分への漏れが大きいと
考えると、説明できるって話しもありますが

Einstein-Podolsky-Rosenの
離れた地点の量子の
光速を超えるつながりを説明する論理を...
現在ある自前の量子力学の構造を支える
概念の中に求めても無理と思います

以前、ここで紹介した
大栗さんの時空というモノが
量子のentanglementから生成する論理
なんかは、Holographic原理という
3次元空間内の重力理論が、その境界面の
2次元面内の共形場理論と等価になる
という話しの中で構成されたモノのようですが

この話しを、4次元時空と2次元の関係の間に
成り立つ双対性のversionで発見したのが
カブリ数物連携宇宙研究機構(IPMU)の立川祐二
さんの
4次元ゲージ理論と2次元共形場理論の
不思議な関係
http://arxiv.org/pdf/1108.5632v1.pdf
のようで...

そこには、これまで見たことのない
数学的構造が見られます
そういう豊かな構造を背景にしない事には
量子の理解が困難な空間的つながりの関係性の
論理の構築なんか、やろうにも手持ちの部品が
ありませんからね

でも、まだ時期尚早な気もしますが...
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2016/5/21 1:26
ゲスト 
私は大栗さんの理論とか難しいことは全く分かりませんが、QED程度のところまででも、かなり疑わしいのではないか、と思うわけです。
例えば、ファイマン・ダイアグラムの計算では、複素正弦平面波 (~exp{i(kx-wt)} )を基に摂動計算を行うわけですが、この平面波は、全空間の全ての点が同じ振幅、周波数で振動するというもので、これをいくつか掛け合わせて、全空間で積分をする、というようなことをやるわけですね。そして、無限大の処理に困って「繰り込み」なる際どいテクニックを導入する、ということになるわけですね。
QEDにしろQEDさらには量子重力理論と素晴らしい大伽藍のような驚嘆すべき構築物であることは認めざるをえません。しかしながらその地盤は液状化しているのではないか、というのが私の疑問なのです。
私は別に研究者の皆さんに悪意があってこのようなことを書いているのではないことは、今までの投稿を読んで頂ければ御理解頂けると思います。ただ私は自分が正しいと考えていることを書いているだけです。もし、間違っているとお考えでしたら御指摘頂ければ本当に有り難いわけです。
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2016/5/21 12:44 | 最終変更
like-mj  一人前   投稿数: 768
そもそも、なぜ、e^i(pr-Et)という形が
議論の数学的基本にあるのか

こういった基本的な事でしたら
私にも答えられそうな次元の話しですが...

この問いは、線形な物理や数学に共通する
18世紀以来、より正確には
Fourier展開という方法が確立して以来の
物理と数学の線形な偏微分方程式に従う
あらゆる現象の基本が、e^i(pr-Et)という
基本要素の重ね合わせで
代数方程式を解く問題に帰着してしまう事

より現象に即して言えば
物理の現象では、ホイヘンスの原理が
工学現象では、周波数spectrumが
現象全体を再現的に構成できるからこそ
そうした部分が、全体を完全に決める

そいう事であって
この方法は、任意の非周期的な連続関数
に対しても使える点で、線形な方程式には
万能な方法であって
非線形な一部の問題へも、線形が仮定できる
ところからの僅かな非線形は摂動計算できる
訳です

こういった事など、guest氏など
分かり切った事とは思いますが敢えて
言って見ました

繰り込みなどの理論的矛盾が明確なように
点で作用する場の量子論が行き詰まりを
見せていた時期に、日本では
坂田昌一氏率いる学派の中から
そういう、点で作用する場の理論の詳細に
立ち入らずに、理論的に厳密な主張のみを
取り出す一般的方法が次第に確立されたんだと
思います

系がもっている対称性を
数学のLie群で表現したものは
その系の運動で保存される力学量などの
保存量の詳細な数学的構造を、そこから
演繹することができます

こうした数学は、作用の詳細に立ち入らずに
厳密に成り立つので、理論上の問題を
避けて通る事ができる訳です
でも、そういう点で起こる作用の矛盾が
消え去った訳ではないと思います

これを真正面から見据えるには
超弦理論のような、高次元の世界に成り立つ
ものを扱う必要があるって事だと思います
投票数:0 平均点:0.00
前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2016/5/21 23:15
ゲスト 
高次元の世界云々というのは(3+1)次元ではどうしても説明がつかない、ということで出てきたことで、そうでなければ全くの戯言でしかありません。
ところが、以前指摘しましたように、全く孤立した自由な素粒子さえエネルギー・運動量は確定せず、保存則も成り立ちようがないということであれば、その上にいくら高等数学を駆使して壮大な理論体系を構築しても、それは砂上の楼閣でしかないのではないか、ということです。
投票数:0 平均点:0.00
前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2016/5/22 1:55 | 最終変更
like-mj  一人前   投稿数: 768
物理というモノを始めたGalireoにしても
量子力学を作ったSchrodingerにしても
それまでの伝統を否定して作った訳ではないと思います

まったく新しいつながりを物事の間に見つけた
って言うのがイイように思います

ですから、その新しいつながりを過去の伝統の論理内で
説明できない部分を含んでしまうと思います

Galireoの場合で言えば
力というモノは、Galireo以前の
静力学では接触により伝わるものでした
Galireoは
天空に運動する天体を、人々にとって
触る事も触れる事もできない神の聖域から
地上のモノと同じ神の意志で存在する
言い換えれば、同じ原理で存在している故に
人々に身近な、地上で触れられるモノにも
天空の運動がもつ完全な形が本来の姿であると
考えたのでなければ
摩擦や空気抵抗の影響の少ない状況を
恣意的に実現し、普通に見られる現象を...
ある意味曲げてしまったとも受け取れかねない
それまで誰も考えた事のない実験で
理解しようナドという回りくどいやり方を
確信をもってスル気などならないと思います

Galireo以前の時代までに
散々迫害を受けたイエスの教えが国の中枢に
教会の権威として君臨するようになって久しく
勝手な横暴を繰り返し、人々を神本来の
あり方から切り離す時代を問い直す意志が
一部の人々の間に脈々と受け継がれていた
背景があっての事なんでしょうね

Schrödingerの場合なら
de Broglieの物質波が満たす方程式を
波動でありながら、力学の運動法則の形式を同時に
もつものとして考えた訳で...
これ以前の波動というものは
全空間に広がる媒質に内在する近接作用の
復元力により集団的に運動するもので
局部を見れば、力学の関係で構成されて
いるとは言え、外力のpotentialにより
駆動する意味での力学構造はなく
媒質の性質で運動状態が決まってしまう構造の
ものでしたが...
Schrödingerは
外力のpotentialにより駆動する力学の構造を
方程式に与える事が出来たのです
これが出来た背景には...
Hamilton-Jacobi方程式というモノを
使うことで、Newton方程式のような
位置が解になるのではなく、作用Sが解に
なる、ソレと等価な形式によって
ψ=e^(iS/ℏ)という形で
波動と結び付けた事で
①非線形だったHamilton-Jacobi方程式は
 線形になった
②運動量が演算子になる構造が生まれた
 解析力学の一般的関係:p=∂S/∂qから
 pψ=ψp=ψ∂S/∂q=-iℏ(∂/∂p)ψ
③波動が、potentialに従って運動する
 という力学構造をもった


いずれも、そういうモノの存在が保証されていた訳ではなく
そういう統一によって広がる世界の広さ・深さに思いを馳せ
数学の使い方など、伝統のあり方に囚われないで
もっとも核心にある問題の解決として提出されていると
思います

ですから、人によっては
静力学の力のような接触により伝わるモノ以外に
力などを使うのはバカげていると考える人が多かった
事でしょう

また、どこを見たって物質波など無いではないか
そんなモノに方程式を考えて何の意味があるのか
と考える人も多かったに違いありません
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2016/5/23 0:29
ゲスト 
 本件及び「重力の量子化について」の疑問は、1年程前にある研究者と初めて議論したものです。その方はとても優秀で、私の議論の曖昧な点や思い違いをいくつも指摘し、私の主張を全否定しましたが、肝心な部分では誤魔化して強弁しているようにしか私には思えませんでした。結局、その方も、過去の業績の蓄積や築き上げた地位や名誉もあり、今さら自己否定も出来ないのだろうと思い、議論を打ち切りました。その後、数人と議論しましたが、軽い賛意を表される方はいても、納得できる反論をされたことはありません(勿論私にとってですが)。
 それで、たぶん私の考えは正しいのだろうが、武士の情けで放っておこう、というつもりでいました。しかしながら、我々のような中高年に対しては、それで良いでしょうが、若い人たちにとってはまずいのではないかと考え、この度このような情報提供をさせて頂いた次第です。私は所詮三、四十年前の無名の落ち毀れですから、「どこかの馬鹿が阿呆なことを言うとるわ」と思われても、別にかまわないわけです。
 like-mj さん、お付き合い頂き、感謝します。like-mj さん及び読者の皆様(本当に居られればですが)私の問題提起がもし御役に立てば望外の喜びです。皆様の今後の御活躍と御成功をお祈り申し上げます。
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2016/5/25 1:21
like-mj  一人前   投稿数: 768
この間、TVの
しくじり先生という番組で
karl Marxのしくじりを検証していたが
結論は、資本論で現状の問題を指摘した
その先のビジョンがなかったのに
それを信じ、国まで作って失敗した

あらゆる物事の現状が
問題を抱えており、問題点を指摘する方は
実に多いと言わざるを得ませんが...

実現可能な構造物がテスト段階まで上手くいった
のに、スケール・UPに耐えられなっかった例など
星の数ほどあるのでしょう
言うだけはタダですが

やはり、現実的に意味のある内容であれば
放って置かれるものではないと思います

放って置かれている時点で、現実へ与えるimpactなど
無いようなレベルのモノと知るべきなのは
私自身にも言えますが...

まあ、よくも、結構な自己評価をなさるものと
感心する次第です
投票数:0 平均点:0.00
前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2016/5/25 1:46
like-mj  一人前   投稿数: 768
敢えて、私自身との立場の違いがあるとすれば

私の立場は一貫して現状を
楽しむ事にしているって事くらいでしょうか

そもそも楽しいからヤッテいるだけであって
何も誰にも苦情など一切ないって事でしょうかね

中学の頃からズット楽しくやっています

そうだから、少しは現状を学ぼうとも
スル訳ですが、闇雲に教科書を学んでいたのは
学生時代まででした

学ぶ価値を見極め、少しづつ学んでいます

guest氏のように、今ある体系が
基本から崩れるようなアイデアは思いついた
事がありません

だって、Landauの教科書1つにしたって
多くの感銘を受けたし、どう考えたって
過去の偉大な物理学者の考えが、1から
このヘボ頭で思いつくとは思えませんしね

Euler然り、Hamiltonだって、Jacobiだって
Einstein、Dirac,Pauli...
凄すぎる人ばかりです

少なくても私は、こういう過去の偉人に
敬意を表します
投票数:0 平均点:0.00
前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2017/4/10 0:58
ゲスト 
 いつの間にか閲覧数が二千を超えているようで、本当に誰か読んでいるのかな?という感じですが、仮にちゃんと読んでくれている人が若干名であっても有り難いことです。

 未だに私にとって納得できる反論をしてくれた人はいないのですが、私の論拠が正しいとすれば、このままだと、最優秀な若者達の才能と労力が無駄に浪費されることになり、いずれ大きな問題となるのではないか?と思うのですが...

 そこで、新年度入りしたということもあり、若干補足すべき論点もありますので、論点を整理して再び問題提起しておきたいと思います。誰かが納得できる反論をしてくれれば、それはそれで私もスッキリすることができ、有り難いことです。

 では、以下に手短に再論します。

 まず、従来の量子論の枠組みでは、自由な量子(素粒子)の波束はどうしても無限に拡散してしまいます。
(優秀な皆さんにとっては自明だと思いますが、念のため、例として、z方向に飛んでいる量子について考えてみます。量子力学の初歩で学んだように、z方向には拡散しないようには出来ます。しかしながら、x & y方向にはどうしても無限に拡散してしまいます。即ち、進行方向に垂直な方向に無限に拡散しないような自由な量子の波束はどうしても構成できません。

 もし、「(点状か紐状かを問わず)極小な素粒子が現実に存在し、波動関数はその存在確率を与える」という従来の解釈が正しければ、波束が無限に拡散しても問題はありません。しかしながら、光子や電子の2重スリット実験やハーフミラーやミラーを用いた光子の干渉実験などから、単一の量子が自分自身と干渉することが認められています。

 そうであれば、波動関数は粒子の存在確率を示すようなものではなく、それが記述する波こそが実在としての量子であり、実際に微小な粒子である素粒子が存在するわけではない、と考えるべきでしょう。自由な量子の波はいずれ大きく広がり、観測出来ない程希薄化し、消滅せざるを得なくなるはずです。ところが、現実には遥か彼方の星からの無数の光子を観測できるわけです。

 そこで、各々の量子場において、波束が際限なく広がるのを妨げる凝集力(表面張力のようなものでしょうか)あるいは何らかのメカニズムが無ければ辻褄が合わないことになります。

 孤立した自由な量子が、特定のエネルギー・運動量を有しないとすれば、エネルギー・運動量の保存則は成り立ちようがない、と考えるのですが、従来の理論では、孤立した自由な量子が、特定のエネルギー・運動量と有限サイズの波束を共に有することは不可能だと存じます。上述の凝集力のようなものを導入すれば可能となります。

 しかしながら、それがいかに微弱なものであれ、ファイマン・ダイヤグラムや繰り込みの計算法には大きな修正が必要となり、そもそも繰り込みそのものが無意味になるかもしれません。

 そうすれば、QEDやQCD、さらには超ひも理論などの量子重力理論はどうなるのか...ということになりましょう。

 繰り返しますが、納得できるような反論を頂ければ、それはそれで本当に有り難いのです。ともかく、本当のところはどうなのだろうか?ということを確認したいということが第一の目的ですので、反論は論理的にお願いします。

投票数:0 平均点:0.00
前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2017/4/19 6:15
like-mj  一人前   投稿数: 768
おっしゃておられる事の論拠である
無限に拡散という意味は
正確には、発生源が十分遠方にあり
点光源とみなせるなら、その点を中心とする
半径rの球面上に広がります

その結果、強度または、量子数に対応する量は
1/(4πr^2)に比例して、事実減ると思います
ですから、光源から放出される光の全energyを
1/(4πr^r)倍した値が、1つの光子のenergy hν
より減るなら、事実上観測するのは困難でしょう
太陽が、あれだけ明るく見えるのも
すべて、発生源が放出する光のenergyが
膨大であって、距離による減衰を遥かに越える
からと思います

それに、星間物質によっては
その構造が、観測しようとする光の波長に
共鳴すると、そこで吸収され
それによる減衰も問題になると思います

ですから、X線で見たり、赤外線で見たりと
いろいろな波長で観測する訳です

オルバースのparadoxは、よく宇宙が
膨張している事の簡単な説明に使われますが
その論理は、光る星の数が4πr^2に比例して
増えるだろうという事で...

宇宙が、一様に広がっているという
もっともらしい仮説が正しいならば
オルバースのparadoxの前提は成立します
それだけの星が分布するなら
距離による減衰は、ちょうど相殺され
積分すると、無限になるという話しです
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2017/4/20 1:54
ゲスト 
御返信の趣旨が理解できなかったのですが、若干論点を変えてみましょう。

「どのようなメカニズムで波束の収縮が起こるのか?」です。

これは、「凝集力が一定の条件の下で強まる」と考えれば一応説明はつきます。

他にどのようなメカニズムが考えられるでしょうか?
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2017/4/23 1:23
like-mj  一人前   投稿数: 768
波束が収縮するメカニズム
というより、この問題の発生源は

測定によって、量子状態が
古典論的に理解できる物理量のある値を
取るという事を知る事に始まります
それには、装置の設定から
量子を、その装置へと導いたりといった
一連の作業が前提にあります

古典論的状態しか、私たちは認識できない
訳ですが、その古典論的状態こそ
δ(x-xo)のように数学的に記述されるものです

つまり、波束は結果として、xoに測定された
という古典論的認識を言っているに過ぎないと
思いますが

このδ(x-xo)さえも波動関数であるかの
ように書いてしまうと
あたかも、ψ → δ(x-xo)という関数に
収縮したように見えてしまいますが

現実の測定には、2重に不可逆過程が
成り立っていると思います
量子の不思議な性質の大部分は
可逆な変化であると思います
でも、測定の途中で、すでに古典論的な
拡散方程式に従う状態になりますが
拡散過程自身、古典論的にも
平衡状態ではありませんので、その落ち着く先
というものがあるが、落ち着いてはいない状態
を経由し、次々に情報の強度をcascade過程で
増幅し、最後に回路に入る形です

この話しは、ニュートリノ研究で有名な
神岡の実験施設の検出器を作っている
浜松ホトニクスという会社にある
ホトマルという光電子管というものの
仕様書を読んで分かった事で

以前、このサイトでも詳しく取り上げましたが

光電素子のバンド構造中の電子を光が励起した
ところから、話しは始まりますが
次のstepでは、波束の収縮ではなく
一瞬で、拡散方程式に従う運動をする
古典論的記述に遷移するかのように
仕様書には書かれています

このノーベル賞を受賞した研究の装置を
販売する会社の仕様書が正しいのなら
波束の収縮など、どこにも問題になりません
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2017/4/23 6:29
ゲスト 
あのノーベル賞を受賞した研究の装置を
販売する会社の仕様書を書かれた方がノーベル賞を受賞すべく推薦運動をすべきではないでしょうか。
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿.1 | 投稿日時 2017/4/23 6:34
ゲスト 
投稿が未承認になりました。誰が何を恐れているのでしょうか。
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前の投稿 - 次の投稿 | 親投稿 - 子投稿なし | 投稿日時 2017/4/23 9:06
かんねん  スタッフ   投稿数: 40
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