育てよう！哲学の種

２つの顔をもつ光

　光は波であって、粒子でもある。
　２つの顔。２つの性格。
　この二重人格者を理解できるのは、それを目の当たりにした者のみである。

　さてさて、前回までは科学会に突如として現れた量子論という新しい考え方が
　どうして出てきたのか、ということについてお話ししました。
　間が空いてしまったので、その穴埋めを紙芝居を通して復習しておきましょう。

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　時間経過
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　　　　　　　　　　　　　　　やっぱり光は粒子なんじゃないかな？

　ちなみに、コペンハーゲン宣言という言葉は私が勝手に作った言葉です。
　正式にはコペンハーゲン解釈と呼ばれます。ボーアをはじめとする
　コペンハーゲン大学の科学者らが提唱したことからこう呼ばれています。
　コペンハーゲン解釈については、のちのちじっくり触れるとして、
　こんかいはもう一人すごい人を紹介しようと思います。

　　
　その人の名は、ド・ブロイ。
　この人は「光は波であって粒子である」という摩訶不思議な理論を受けて、
　ものすごい事を考え出した。
　それは、
　「今まで波だと考えられていた光が粒子だとして見る事が出来るなら、
　思い切って今まで粒子だと考えられていた電子を波として見る事が出来たりするかも！」　
　というこれまたなんとも摩訶不思議な理論である。

　しかし、電子を波だと考えなおしてみるといままでの電子の不思議な現象が
　合理的に説明できてしまうことが発覚する。
　そしてついには、電子でも干渉する実験結果まででてしまう。
　「波であって、粒子でもある」というのは何も光に限ったことではなかった。
　今まで『粒』だと考えられていた電子や、原子、分子・・・この世の物質すべてが
　「波であって、粒子でもある」不思議なものであったのだ。
　
　ここから、科学理論は大きく変わる。
　大きく進歩する。
　この世で起きていることは、単なる粒子の集まりが運動しているだけ、
　波というエネルギーが存在するだけ、の世界では決して無い。
　ニュートン力学（古典力学）では説明できないことがたくさんあるのだ。
　さぁ、もっと考えを広げよう。
　もっとこの世界の真の姿を明らかにしていこう。
　
　長年続いた物足りない理論を信じてきた科学者に対して、
　量子論がそうささやいたのかもしれない。　

　今回はここまで。

量子論のはじまり、はじまり。

　さてさて、久しぶりの更新でいよいよ量子論をお話ししたいのですが、
　まずみなさんに理解してほしいのは、私のような大学生のはしくれが
　生意気に量子論を語ることはとうていできないということです。
　私がお話できるのはせいぜい量子論の経緯のみ。
　量子論なんてものがなぜ出てこなければならなかったのか。
　量子論が無いと一体何が困ったことになるのか。
　こんなことぐらいしかお話しできない・・・というより、それ以上はお話してはいけないのです。
　というのも、そもそも量子論は科学者でさえもサジを投げてしまう程難しい理論です。
　それを科学者でもない私が、「わかる」と適当な事を言ってはいけないのです。
　私がわかることができる、すなわち私がみなさんに分かって欲しいのは量子論の経緯なのです。
　量子論の経緯から、量子論って「面白い」「楽しい」ということを広げていきたい。
　それが私の本望です。
　前置きが長くなりましたが、始めましょう。
　最初はゆっくり・・・・いや最後までゆっくり。笑
　　


　「ようこそ、量子論の世界へ！」

　科学界に突如現れた量子のこの言葉で、量子論の火ぶたが切って落とされた。

　・・・と、その前に
　そもそも量子論が出くる前のお話をしたい。
　話は今から約４００年ほどさかのぼる。
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　１６００年頃

　「光は波動なんだ！！」
　「いやいや、光は粒子なんだ！！」
　「なんだとぉ〜」
　「やんのかぁ〜」
　
　いつも冷静沈着な科学者たちが珍しく熱くなっていた。
　こんなことになったのもあの科学界の巨匠ニュートンのせい（おかげ？）である。
　既存の科学では、フックを筆頭に「光は波である」という光の波動説が多かった。
　この説をひっくり返したのがニュートンだったのだ。
　万有引力の法則を発見した偉大なニュートンが「光は粒子である」と言ってしまった
　ことで、光の粒子説が一気に広まることとなった。
　しまいには、そのうちみんなも「あのかの有名なニュートンがおっしゃるのだから」
　という具合に光の粒子説は受け入れられてしまった。
　しかし、フックのような光の波動説を支持している側からすれば、
　「光に光をあててもお互い衝突せずフツーに通り抜けていくでしょう？
　これが光が粒子でない何よりもの証拠だしょーが。」
　というのが言い分である。・・・確かに。
　粒子というカチコチした物質がウンともスンとも言わず通り抜けていくのはおかしい。

　そして、それから２００年後の１８００年頃、　
　ヤングが光を使った「干渉実験」で「光で干渉縞が出来る」という結果を出し、
　やっぱり「光は波なんじゃないかな？」ということを結論する。
　残念ながら、ニュートン派が多数だった当時、ヤングはこの説明をするが
　周りから白い目を向けられることになる。（シラ〜）

　しかし、実験結果は絶対だ。
　光が波だという動かぬ証拠が見つかったのは事実。
　２００年続いたニュートン権威が崩れるのだった。
　
　さらに！
　マクスウェルが「光の正体は電磁波という波である」という理論をつくり、
　それが実験でも正しいことが確認されっちゃったもんだから、
　光の波説は確実のものとなった。

　あ〜よかった、よかった。
　これで長年の戦いの決着がついたんだ。
　「光は波・・・うん、波なんだ。」
　どっちつかずで迷っていた人も、こう自信をもって言って良くなったのだ。
　
　めでたしめでたし・・・とはいかない。（ガクッ）

　
　静かな科学界に、光の波論をひっくりかえす偉人が現れた。
　アインシュタインその人である。
　「金属に光を当てると、光が金属の中の電子を弾き飛ばす光電現象」について考察し、
　これは「波説では説明出来ない」ということを発表した。
　しかしアインシュタインの発表はここでとどまらず、
　「この光電現象は光を粒子で捉える事でうまく説明できてしまう」ということまで
　結論付けてしまったのだった。
　光が電子を弾き飛ばしたのだから、光は列記とした粒子。
　光電現象は光がカチコチの粒子だからこそやってのけるわざなのだ。
　これも実験結果の絶対性から、光の粒子説の動かぬ証拠である。
　

　さぁ、困ったことになった。
　結局光はどっちつかずとなってしまった。
　ヤングやマクスウェルの実験では光はどう見ても「波」。
　アインシュタインの実験では光はどう見ても「粒子」。
　
　光は結局どっちつかず・・・？
　ん？いや、どっちつかずというべきではない。
　どっちも実験結果なのだから、正解じゃないか！
　
　「光は波であって、粒子である」

　納得しずらいかもしれない。
　それは科学者も同じ。
　しかしあり得ないと思っても、これが現実。
　この世界で起きてしまう疑いようのない事実なのだ。
　光の論争は「引き分け」という形で終止符が打たれた。

　ここから、量子論は幕を開ける。

　「ようこそ、量子論の世界へ！」

　科学界に突如現れた量子のこの言葉で、量子論の火ぶたが切って落とされた。

　
　


　
　今回はここまで。

量子論

　大学に入れば、多くの新しいことを目の当たりにする。
　
　私はいま化学でやっているこの「量子論」にハマってしまった！
　というのは難しいのが半分、面白いのが半分だ。
　それもまた数学のように、春休みに出会ったもう一冊の本がきっかけである。
　ちなみに私はその本を初めて読んだとき、わけがわからなかった。
　まさに「さっぱり」という言葉がぴったりである。
　そしていつものように私の中の「知りたい！！」がたちまち発動し、
　迷路の入り口が「ようこそ〜」と言わんばかりにご案内してくれる。
　そしていつものように迷い、いつものように座り込んで、途方に暮れるのだ。

　これだけでも面白いのに、最近授業で扱っている化学の内容が
　ほんの数ヶ月前に出会った本の内容とリンクしたのである。
　授業のあとに友人に貸していたその本を返してもらい、
　もう一度じっくり読み返してみた。
　
　こ、こいうことだったの・・・か？
　
　やはり一筋縄ではいかないようだ。
　でも、８０％・・・６０はわかったような気がする！汗
　しかし、考えれば考える程どつぼにはまっていく。
　脳をかけめぐる「面白い！嬉」という爽快のどつぼと、
　「あ〜もう!!わけわからん！怒」というどつぼである。


　さて、というわけでこのノンフィクションの痛快ミステリーを
　みなさんにもぜひ体験して欲しいのです。
　この書庫では、誠に僭越ながら量子論を中心に本で読んだことを私の理解力
　でさらっと紹介したいと思います。
　みなさんの科学の「知りたい！！」が発動することを願って。