わたなべのバックアップ(No.7) - 物理のかぎプロジェクトWiki

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わたなべ †

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好きな分野：科学
担当分野：文献紹介
職業：学生
ホームページ： http://blog.livedoor.jp/b3sb100/archives/cat_10002441.html
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好きな科学者：寺田　寅彦

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課題 †

「光が波だったなんて。非常に驚いた。光は光だと思っていた。」という話を聞く。急に光ってそういえばなんだろうと思って、気になってしまう。残念ながら,ぼくはこうした人とあんまり光に対する理解に違いは無い。とりあえず、そのことを気にしておく。(06.6.10)
Einstein が、どのようにして、光を量子化したのかを見る。そのとき黒体内の電磁波は、分子のような局在（Einstein自身は、古典的な意味で局在していると想像）したものと想像して、理想気体と同じようにふるまうとする。黒体内のエントロピーの体積依存性を計算し、理想気体のエントロピーの表式を比較する。すると、エネルギーは離散化されるというもの。こうして、黒体輻射に対する正しい結果が、光子の古典的な空間的局在という描像を除いては得られる。感想としては、確率というものが、強い結果を出してくれるとともに、潰れてしまった情報もあって、人々の勝手な解釈、想像を許してしまうということ。

個人的には、自由粒子を容器の中に閉じ込めると理想気体のようにふるまうことすら、納得できていない。確かに、カノニカル分布を認めれば、理想気体に対する正しい、熱力学的関数が得られる。しかし、systemを構成している物質がどのようにあるのか、ということは観測できないものだ。

別の系に対しても、適当な相互作用を入れれば、その系を特徴付ける正しい熱力学が得られる。それで、僕達は「この系は、このように相互作用しているのだ」と解釈するのだが、それはカノニカル分布が正しいという前提がある。カノニカル分布は、もっともらしい仮定から、導かれるのだけれども、それ自身が正しさを保証することはない。

それで、自由粒子からなるsystemに、外場をかけた状態を考えて、それでも正しい結果が得られることを見れば、もう少し納得できるかもしれない。なぜそう思うかというと、外場の影響と同等な効果を、熱力学的に直接与えることはできると思っているからだ。

僕が物理学というもので、自然をどのように理解するのが健全なのか、混乱があることだけはわかる。(06,11,10)