1-2ド・ブロイ波

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    ド・ブロイ波
    ド・ブロイ氏はこれ以外に何をした人なのだろう?
    ド・ブロイ氏の考え
     前に出てきた光の「エネルギーと周波数」「エネルギーと波長」の2つの関係式「 E = h ν、E = c p 」を少しいじってやると
    E = h ν p = h / λ
    という関係式を作り出せる。 何も難しいことはしていない。 c = ν λ という関係を使ったのみである。
     これらは粒子性の特徴である「運動量 p、エネルギー E 」と、波動性の特徴である「周波数 ν、波長 λ 」を結ぶ関係式である。  この関係を光だけでなく物質にも当てはめてみようと考えるのは自然な成り行きであろう。 光だけでなく、物質にも波の性質があるのではないか、というのである。 私はこういう類推はとても好きだ。 これはド・ブロイ氏が提案したので「ド・ブロイ波」とか、あるいは「物質波」とか呼ばれている。
     当時としてはそんな波に何の意味があるのだと思える考えだったかも知れない。 ところが・・・・
    電子は粒子だと信じていたのに、波なのか!?
     ド・ブロイ氏の提案から数年後、それまで粒子だと信じて疑わなかった電子が波としての性質を持つことを認めざるを得ない実験結果が発表され始めた。 デビソンとガーマーの実験が有名である。 詳しくは教科書を読んで欲しい。 ニッケルの単結晶に照射した電子が、ある方向に強められて散乱されるのだ。 これは波が干渉してある角度に強く跳ね返る様子に非常に似ている。 (後で図を載せることにしよう。) これはド・ブロイ氏が予言した波と同じ波長の波を考えれば説明が出来る。
    それで結局、ド・ブロイ波の正体は何なのだろうか?
     多くの教科書ではこういった部分の説明が省略されている。 それは、はっきりしないことには触れないでおこうという冷静さや、事実のみを述べて正確さを大切にしようという慎重さから来るものであろう。  こういったはっきりしない部分では研究者個人により見解が異なるので議論の火種にもなりかねない。議論だけならいいのだが、見解の相違は時に争いの原因になったりもする。だからこういう部分を書くときは同僚に配慮して慎重にならざるを得ないわけだ。
     しかし初学者にとって分かりにくい原因は、こういった人間臭い思想の部分が教科書から省略されているためだと思われる。 そこでこれから「本当はよく分かってないんだ」という部分を皆と共有することにしよう。 これによって自然の不思議さを皆と一緒に感じられるかも知れない。 また、「よく分からない」という気持ちは研究者でさえ同じだということを知ってもらいたいと思うのである。
     ここからは私の個人的な見解であるので、注意して読んで頂きたい。
     ド・ブロイ波が何なのかということについては、今まで何度も議論が交わされてきたはずである。 ある人はド・ブロイ波は物質を運ぶ波である、と考えている。 物質はド・ブロイ波に「波乗り」をして運ばれるのではないかという考えだ。 それに対して、物質そのものがド・ブロイ波なのだ、という人もいる。 しかし言うだけなら簡単だが、そのモデルでうまく計算が出来ることを示さなければならない。 この議論は解決されないまま量子力学に持ち越され、波動関数とは何なのかという別の問題に置き換えられて今も続いている。 奇妙なことに、波動関数の絶対値の2乗を粒子の存在確率だと解釈することで計算が事実とうまく合うことは分かってきてはいるのだが、なぜそうなのかということになると、やはり分からないままなのである。 モデルより先に計算がうまく出来てし

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    ド・ブロイ波
    ド・ブロイ氏はこれ以外に何をした人なのだろう?
    ド・ブロイ氏の考え
     前に出てきた光の「エネルギーと周波数」「エネルギーと波長」の2つの関係式「 E = h ν、E = c p 」を少しいじってやると
    E = h ν p = h / λ
    という関係式を作り出せる。 何も難しいことはしていない。 c = ν λ という関係を使ったのみである。
     これらは粒子性の特徴である「運動量 p、エネルギー E 」と、波動性の特徴である「周波数 ν、波長 λ 」を結ぶ関係式である。  この関係を光だけでなく物質にも当てはめてみようと考えるのは自然な成り行きであろう。 光だけでなく、物質にも波の性質があるのではないか、というのである。 私はこういう類推はとても好きだ。 これはド・ブロイ氏が提案したので「ド・ブロイ波」とか、あるいは「物質波」とか呼ばれている。
     当時としてはそんな波に何の意味があるのだと思える考えだったかも知れない。 ところが・・・・
    電子は粒子だと信じていたのに、波なのか!?
     ド・ブロイ氏の提案から数年後、それまで粒子だと信じて疑わなかった電子が波としての性質を..

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