2009/7/5

BUTの「が」がまたでましたが、  ほげほげ作戦室より

長くなったので備忘として残す事にしました。
ちょっと長くなって、ごちゃごちゃ書きすぎたので整理しました。

emanさんの談話室のNo.7087
http://hpcgi2.nifty.com/eman/bbs090406/yybbs.cgi?mode=res&no=7024

>と思ったのですが、時間をかけて数式を検討したところ、申しわけ御座いませんが、
>…(中略)…
>はっきりいえば、非相対論的量子力学の場合は、(A'E^+B'・p^+C')を乗じるという、かなり人為的な操作を行う事によって、無理やりスピンを付加している感があると思いました。

んー。またピントはずれな意見を述べていますね?
一度、ここで作戦を練って欲しかったですなぁ〜。
***追伸***
(「ここ」とは、ほげほげ作戦室のことです)


扱う対象は方程式なのだから、方程式は解を求めるものなのだから、人為的にいじくって出てきたものも方程式なんですよねぇー?

易しい方程式ならば、未知数が含まれた方程式を、未知数=、という形にもっていく課程だって人為的におこなうでしょう?


有名で、基本的な方程式はみんな人為的に作られているのですよ?

シュレディンガー方程式だって、アインシュタイン方程式だって。

自然に(自明に)湧いて出てきた方程式なんてこの世にないでしょう。。。
とくに人名の付いた物理理論の基礎になるような方程式は。

ニュートンの運動方程式すらね。
あれで、人為的に「ちから」という概念を創ったのだから。

f=m*a、ね。

「ちから」なんていう概念のお陰で現代科学は発展したかもしれないけど、でも実際役に立つのは、m1*a1=m2*a2のように作用反作用として問題を解くところだからね?


__〆


><<さらに追伸>>
>…(中略)…
>一方、ディラック方程式の導出法の場合は、…(略)…自然だと思えるのです。

これまでの私流にいえば、スピンという要素が、特殊相対性理論の中か、シュレディンガー方程式のどちらかに入っていたという事になります。

emanさんの数学的でかつ人為的な操作によってシュレディンガー方程式からスピンを抽出できたのですから、そもそもシュレディンガー方程式の内部にあったものなんです。

もう一つの可能性である、特殊相対性理論の中にスピンという要素があるかどうかですね。

さもなくば、特殊相対性理論の中の何かと、シュレディンガー方程式の中の何かを掛け合わせたら、スピンが誕生したということになります。
たぶん、それが「ディラック方程式の導出法」、に該当すると思われているのだと思いますが、いかがでしょうか?

それについては、あもんさんが述べられていますね。

>ですから現在ではそういうディラックのやったような方法で理解するのではないのです。
>…(中略)…
>電磁気学のような場の古典論でも、スカラー場やベクトル場があって…等と考えるでしょう?場の量子論においては複素数の場まで許されるので、群論を使ってちゃんと調べると、スピノル表現という古典論では意味がなかった表現も許されることになる、というわけです。ちなみに2つのスピノル表現を便宜上2階建てにしたのがディラック場で、ディラックがもともと考案した4成分の複素数場になります。

「ディラック方程式の導出法の場合」はディラック場という歴史的な、かつ特別なステージでの出来事だったということが解っているようですね。

いまでは「ディラックの海」同様古いんでしょうかね。

かもしれないよねぇ〜。


__〆


> 群論を使用して相対論的なスピンや非相対論的なスピンを演繹的に導出する事は出来るのでしょうか?
> 群論を使うとスピンの持つ数学的意義が鮮明になり、スピンについて理解しやすくなったり、数学的に扱いやすくなるだけであるということはないのでしょうか?

群論は、対称性を扱う数学なので、対称性=保存則、があるなら群論として表現できるということです。

数学的に扱いやすくなるのではなく、見通しが良くなる、高い場所からの視野で見ることが出来るという感じではないかと思いますね。

量子力学は解析学(シュレディンガー方程式とかディラック方程式を解くということ)だけでなく、対称性という幾何学の観点から、群論で表現する術も研究されて、現在のQEDとかQCDといった物理学を表現する数学的手段になっちゃった、と見ましたが、いかがでしょうか?

そもそも群論は方程式を解くだけの代数学を、もっと高い視野に持ち上げて観る数学なので、同様に、物理学的な対象だったスピン角運動量を、群論で扱う数学的なスピノールという形で表現することにより、高次元(空間でも、時空でも、高次元でも)でも扱えるんじゃないかと思いますが、いかがでしょうか?

(私自身、えらそうに書いている割には、よく解っていませんが…)


>実在する素粒子の内部属性として、何故スピンが存在しなければならないかという事に対する物理学的説明は、今現在でも、半整数スピンの場合は、本質的にはディラック方程式の導出過程の中にだけ存在するというような事はないのでしょうか?


要は、ディラック方程式により、“実在する素粒子の内部属性として、何故スピン(=1/2)が存在”するのかを説明できるとか、証明できるとかではなく、
http://homepage2.nifty.com/eman/quantum/linearize.html
>そうなると、次のように答えておくより他にないのではないだろうか。 「線形化することでスピンが自然に導かれてくることが分かっているからだ」と。

です。そして二次式のシュレディンガー方程式を一次式、つまり「線形化」したら、ディラック方程式と同様に、スピン(=1/2)を表現することが出来る方程式を導く事が出来た、ということです。

当然、演算的にです。途中に何かの仮定(関係性?法則?)を勝手に導入することなく、です。


早い話、二次式のシュレディンガー方程式は、ベクトル(スピン=1)を扱うけど、一次式のシュレディンガー方程式は、ベクトルを√して、セミベクトル、つまりスピン(スピン=1/2)を扱う、というだけの話ではないかとおもわれますが、いかがでしょうか?

つまり、方程式の形、如何によって変わっちゃうということ。

方程式の形次第なのね。

__〆

では、スピン2以外の方程式をいじくって、スピン2の方程式を作れれば、重力(グラビトン)を扱える方程式がうまれんじゃないか、と思いつくわけです。

超対称性とひも性も加えてこしらえたのが、超ひも理論なのですな。。。
1



2009/7/8  20:03

投稿者:はっしー帝國

T_NAKAさん、ご教示ありがとうございます。
勉強してから返事を書こうと思いましたが、この調子だと、いつまでたっても書けやしないとおもいました。。。(^^;ゞ

ゆっくり頑張ります。

2009/7/7  8:11

投稿者:T_NAKA

「光子」を導出するのはちょっとややこしいのです。

私が勉強した内容では、

1.まず古典電磁気学の(真空の)マックスウェル方程式をスカラー・ポテンシャルとベクトル・ポテンシャルで書き直す。
2.ここからゲージ条件を使って、簡略化して、ベクトル・ポテンシャルのみで波動方程式をつくる。
3.これに周期的境界条件を課して、フーリエ級数展開する。
4.このフーリエ級数の係数から、一般化座標としてのPとQを作りハミルトニアンを書く。(これは調和振動子の方程式を満たす)
5.PとQを演算子化する量子化を実施する。(ここでやっと量子論が出てくる)

この手順で、最終的にはPlanck の熱放射式を導出することが出来て、光子描像が出てきます。
ここでは「フーリエ級数の係数から作ったPとQを量子化」していること注意してください。
電磁波という物理的波動を直接(量子力学の)「波動関数ψ」とはしていないのです。
ψというのは波動関数というと誤解するので状態関数・ベクトルと表現した方がいいでしょう。

次の記事あたりを参考にまでに示しておきます。

真空中の電磁場(4)
http://teenaka.at.webry.info/200901/article_3.html
光子(1)
http://teenaka.at.webry.info/200901/article_8.html

こういうことは啓蒙書レベルでは示されていないので、私も長い間誤解していました。


http://teenaka.at.webry.info/

2009/7/7  6:34

投稿者:はっしー帝國

凡人さん、

ちゃんとあもんさんが答えていらっしゃいますよ?

>ところで、EMANさんのところは、些細な間違いも見のがしてくれない、非情な場だと思っているのですが、私のコメントに対してNon!といってくれる方が出てこられないという事は、どういう事なんでしょうね?

これは、凡人さんの勝手な思い込みですね。

まず、私たちの文体が私たちの唯一のキャラクターであることをご理解下さい。

言いにくい事ですが、手法とか手順とか日本語表現とかが「バカ」だと、その人はバカだと思われちゃうんですね。

だから「相手する価値」が問われちゃうんです。

しかしながら、付き合いの浅い方がこうして答えてくださるのだから、いまからでも名誉挽回は「ある」とおもいます。きっと。

>…について何か分ったらお教え下さい。

勉強した成果については日記記事にしようとは思います。

あと、「量子力学」は、「量子数」が大事ですから、その意味するところもおぼろげではダメダメです。

「あなたいままで何やってんの?」となりますので、よく理解しておいて下さいね?

方程式の答えには、インデックス(=量子数)が付いてます。

2009/7/7  6:18

投稿者:はっしー帝國

T_NAKAさん、

等身大以上のことを書くとボロがでました。。。
教えていただきありがとうございます。

いま教科書読んでます。。。

2009/7/6  23:56

投稿者:凡人

はっしー帝國さん
>そもそも、凡人さんは「量子数」をご存じなのでしょうか?
啓蒙的な意味でなら分っていますよ。多分。

ところで、EMANさんのところは、些細な間違いも見のがしてくれない、非情な場だと思っているのですが、私のコメントに対してNon!といってくれる方が出てこられないという事は、どういう事なんでしょうね?

それと、
>光子はシュレディンガー方程式じゃ扱えないので、QEDの基礎方程式を解くのでしょうかね。
について何か分ったらお教え下さい。

因みに現在私は、分からないながらも、『いま、もう一つの素粒子論入門』(益川敏英著、パリティー編集委員会編)と格闘しているところです。

2009/7/5  21:02

投稿者:T_NAKA

「量子電磁力学(りょうしでんじりきがく、Quantum electrodynamics; QED)とは、電子を始めとする荷電粒子間の電磁相互作用を量子論的に記述する理論である。量子電気力学と訳される場合もある。」(by Wiki)
なので、光子だけなら、QED を持ち出す必要はありません。
前にも書きましたが、マックスウェル方程式を量子化すれば良いですし、それを踏まえたところに QED があるわけです。

それから、しつこくて申し訳ありませんが、

「ディラック方程式で成り立つ」≠「方程式が成り立つ」

なので、そういう意味では「方程式が成り立つ」というのは、私の言っている意味とほぼ同じですね。
「ディラック方程式で成り立つ」というと何を言っているのか分からないので、、

こういうときは、そのまま引用してしまった方が良いかも知れません。
伝言ゲームのように、却って分からなくなるので、、


http://teenaka.at.webry.info/

2009/7/5  20:43

投稿者:はっしー帝國

>ところで、光子が整数スピン(=1)を持っている事は、量子力学や特殊相対性理論の基礎的な方程式から導出されたのではなく、光子が整数スピン(=1)を持っていると仮定すると、これまで得られた実験事実をうまく説明できるから、とりあえずそうしておこうという事にしているのではないでしょうか?

とりあえず、じゃ〜ないとおもいますよ?

そもそも、凡人さんは「量子数」をご存じなのでしょうか?

wikipedia>量子数 (りょうしすう、quantum number) は、量子力学において、ある量子状態を指定する数のこと。
量子数には、主、方位、磁気、スピンの4種類あって、水素原子のシュレディンガー方程式を解くことによって4つの量子数を説明することが出来る。

光子はシュレディンガー方程式じゃ扱えないので、QEDの基礎方程式を解くのでしょうかね。

そのとき、きっと1なのでしょうね。

2009/7/5  19:58

投稿者:はっしー帝國

方程式に従う、ことは方程式が成り立つ事だと思っていました。

>勿論、クライン・ゴルドン方程式の解がスピノルであっても構いません。

そういうものなのですか、恥ずかしながらピンと来ませんでした。。。

具体的に方程式と遊んだ事がないくせに物事を言っている性ですね。

2009/7/5  19:18

投稿者:T_NAKA

>「ディラック方程式で成り立つ事は、クライン・ゴルドン方程式でも成り立ちますが、クライン・ゴルドン方程式で成り立つ事は、ディラック方程式で成り立つとは限らない」

とEMANさんのところで書いておられますが、私は

「ディラック方程式に従うものは、常にクライン・ゴルドン方程式にも従う」
「クライン・ゴルドン方程式に従うものが、すべてディラック方程式に従うというわけではない」

と言っており、これは各々の方程式の解についての言説です。
ディラック方程式の解はスピノルでないといけませんが、クライン・ゴルドン方程式の解はスピノルでなくても良いということです。
勿論、クライン・ゴルドン方程式の解がスピノルであっても構いません。


http://teenaka.at.webry.info/

2009/7/5  17:44

投稿者:凡人

はっしー帝國さん
ディラックな日記(?)をお書きいただいて有難う御座います。
お陰で、EMANさんのところで、予め敗北する事を覚悟して、専門家の方に反旗を翻した甲斐が出て来たと思っております。

ところで、光子が整数スピン(=1)を持っている事は、量子力学や特殊相対性理論の基礎的な方程式から導出されたのではなく、光子が整数スピン(=1)を持っていると仮定すると、これまで得られた実験事実をうまく説明できるから、とりあえずそうしておこうという事にしているのではないでしょうか?

それと、
>一方、ディラック方程式の導出法の場合は、特殊相対性理論とシュレディンガー方程式を素直に組み合わせて導出されたクライン・ゴルドン方程式がスピンを付加する役割を担っていると考えられる為、自然だと思えるのです。
というのは、兎も角、2乗したら、クライン・ゴルドン方程式と合致するような線形演算子を作ってみたら、スピンが出て来たという事実から考えて、単純にかように申している次第です。

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