サラリーマンが量子力学を勝手に解説する無謀な記事1
こんにちは、量子力学について勝手に解説します。 本稿は量子力学の成り立ちなどには深入りせず量子力学の論理体系の解説に主眼を置きます。 とはいっても量子力学の成り立ちについて少しは触れておきます。それまで物理学は解析力学、熱力学、電磁気学によって完成された学問とされていました。しかし、19世紀後半から20世紀初頭にかけて発見された黒体輻射、光電効果、2重スリットetc.はどうしても当時の物理学では説明がつかず、そこで紆余曲折を経て構築されたのが、量子力学、というわけです。 これら現象の詳細は各物理学書を読んでいただきたいのですが、これらから判明した事実を並べると 「それまで粒子と思われていた実体は波動性をもつ。逆も然り、すなわちそれまで波動と思われていた実体は粒子性をもつ。」 「それまで位置や運動量、エネルギーといった物理量は確定した量と思われていたものが、実は測定するたびに値がばらつき、確率的に分布する量であることが判明した」 となります。 天才たちが紆余曲折しながら考え出した結果、量子力学は新たな描像を得ることになります。それをざっくりまとめたのが以下の比較表です。 古典力学 量子力学 状態 相空間の点\( (p,q) \in \mathbb{R}^6 \) ヒルベルト空間の点\( \psi \in \mathcal{H} \) 物理量 \( (p,q) \)の関数 \(\mathcal{H}\)上の自己共役作用素 物理量の観測 確定した値 確率的に分布 時間発展