ファインマン物理学Ⅰ 力学

　午前中は散髪に行ってから団地の避難訓練に参加し、午後は空き家の草刈りに参加した。

　先日、「量子力学の冒険」をどうにか読み終えて、もう一度物理学を勉強してみたくなったので、リチャード・ファインマンの「ファインマン物理学」を力学から読んでみることにした。

ファインマン物理学〈1〉力学

ファインマン物理学Ⅰ　力学

第１章　踊るアトム　＜メモ＞

・すべてのものはアトムからできている
・アトム：永久に動きまわっている小さな粒で、近い距離では互いに引き合うが、
　　　　　あまり近づくと互いに反撥する

・オングストローム(Ａ^0）：10^-8cm
・原子の半径は１〜２オングストローム

・力＝圧力×面積
・圧力は密度に比例する

・気体は圧縮すると温度が上がり、膨張すると下がる

・個体と液体の違い
　個体では、アトムが結晶配列とよばれる配列をとる。

ファインマン物理学Ⅰ　力学
第２章　物理学の原理　＜メモ＞

・科学的方法：観察と推理と実験とが相まって形成される

・複雑な森羅万象が”世界”をなす有様を理解する
　神々がチェスの手合わせをしているのに似る

　物理学原論：このチェスの勝負の規則

・一連の現象は全自然がその相違のいろいろの面を見せている
・実験の背後にある法則を見出して、類別を統合するのが基礎物理学の課題

＜1920年代以前の物理学＞
・舞台はユークリッド幾何学の３次元空間であり、時にそって物事が変化する
・舞台には原子のような粒があり、慣性と力の特性をもつ。

　力：１．非常に込み入った、精細な相互作用力
　　　２．遠隔相互作用＝万有引力

・物体が運動を続けるのはなぜか、万有引力の法則があるのはなぜかは分からない

・近距離力：電気力　同は反発し、異は引く性質をもつ

・万有引力に比べ電気力ははるかに強い

・原子
　原子核自信に陽子と中性子をもつ

　科学的性質は原子の外側にある電子によってきまる

・電場：正の電気があると、空間を変形させ、そこに一つの条件をつくり、そこに
　　　　　負の電荷をもってくるとそれが力を感ずるような力が生ずる潜在能力

　(a) 電荷が場をつくる
　(b) 場の中の電荷は力を受けて動く

　二つの帯電体間の力は距離の自乗に逆比例するが、電荷を振動させるとその影響
　はずっと遠くまで及ぶ

・電磁場は波をはこぶ（電磁波）

電磁波のスペクトル

周波数/秒	名称	およその性質
10^2	電気的擾乱	場
5x10^5〜10^6	ラジオ放送	波動
10^8	FM〜TV	波動
10^10	レーダー	波動
5x10^14〜1-^15	光	波動
10^18	Ｘ線	粒子
10^21	γ線(原子核の)	粒子
10^24	γ線(人工的の)	粒子
10^27	γ線(宇宙線のなかの)	粒子

＜量子物理学＞
・場を伝わる波は、周波数が高いと、波としてよりも粒として行動する方が事実に
近い

・この行動を説明するのが量子力学

・3次元空間としての空間観とそれと別のものとして時間観があるという考え方は、
アインシュタインにより、曲率のある時空間へ統合された

・原子の世界ではニュートンの法則は間違っている
・微視的なスケールにおける行動は、巨視的なスケールにおけるものの行動と
全然違う

・量子力学には運動量の不確定性と位置の不確定性が相補的である。
・あるものがどこに存在し、どんな速さで運動しているかを両方同時に知ることは
できない

・不確定性により電子は原子核で小さな振動運動を行う
（不確定性により、電子は原子核へ落ち込んだり、飛び出したりしない）

・ある条件下で、次に何が起こるかを正確に予報することはできない。

・自然というものは、一つの実験をしたときに、何が起こるかをはっきり予報する
ことは原則的に不可能
　⇒我々が知りうるのは、何が起こるかということの統計的平均

＜電磁量子力学＞
・電子、陽子、中性子に粒子（光子）を加えた、光と物質、あるいは電場と電荷の
相互作用に関する基本理論

・引力と原子核現象を除き、あらゆる普通の現象の基本的法則がこの一つの理論
の中に含まれている。

・原理的に、電磁量子力学は化学のすべてと生命の理論

・粒子の間の相互作用は４種類は強い方から、核力、電気力、β崩壊相互作用、
万有引力

基本的相互作用

カップリング	強さ	法則
帯電粒子に対して光子	〜10^-2	わかっている
全てのエネルギーに対して万有引力	〜10^-40	わかっている
弱崩壊	〜10^-5	一部わかっている
重粒子に対して中間子	1	二、三の規則を除きわかっていない