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小林・益川理論から量子力学を復習

2012-11-25 | 15:51

量子力学は沢山のクォークが出てくるので、小林・益川理論にそって復習します。

物質を造るクォークは
第一世代のアップクォークとダウンクォーク
自然界のすべての物質はこれだけで出来ています。
陽子はuクォーク2つとdクォーク1つ
中性子はuクォーク1つとdクォーク2つ
この核子が原子核となります。


では何故、第二世代のクォークが必要だったか、というと量子加速器で衝突させた時、第一世代のクォークだけでは説明のつかない粒子が出てきたからです。
とても奇妙なのでストレンジと名付けられました。
対照となるのはチャームクォークです。

第三世代のクォークに行く前に力を伝えるゲージ粒子をまとめると
強い核力:グルーオン
弱い力:Wボソン、Zボソン
電磁力:光子
です。

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Theme : 宇宙・科学・技術
Genre : 学問・文化・芸術

重力とは何か 大栗博司@超1流の現役学者が書いた超1流の入門書

2012-07-11 | 13:34

先日、世間はヒッグス粒子発見か?のニュースで湧きたちましたが、素人量子力学マニアの方々は、如何感じたことでしょうか?
「神の粒子」なんて二つ名があるせいか、随分持ちあげられてましたが、マスメディアの反応、トンチンカンな記事も多かったよね。
そもそもフェルミオンとボソンの違いが分かっているのかと、問いたい、と思った方、多かったと思います。
素人にとっての量子力学の難しさは、理論ではなく、基本的に覚えることが多いってことです。
ぱっぱと3行で説明せよ、ってのは無理。
本を読みこんで、基本的は構造を紙に書いて頭に入れる。
話はそれからだ、というのが量子力学。
背景となっている理論がとてつもなく難解なのは当然ですが、それと格闘するのは、専門の職業学者さんたちで、我々はその上澄みをすくうだけ。
それでもちょっとは勉強まがいのことがいるって話で、それならこの本は最もおススメな1冊です。

文章が特に読みだしの辺り、多少重い感じがあるのですが、読んでいると、ともかく分かりやすい。
何故、こんなに分かりやすく書けるのか、といえば、著者が現役で世界の最先端で活躍してるからです。
あらゆることが一次情報で、また聞きの勉強ではない。
この世界の、さらにまた世界でも最先端の研究に、実地に参加しているから、同じ内容について書いても説得力のある文章になる。

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Theme : 宇宙
Genre : 学問・文化・芸術

宇宙は何でできているのか 村山斎@内容の素晴らしさを伝えない題名

2011-09-04 | 22:24

この本の唯一の欠点は題名です。
「素粒子物理学で解く宇宙の謎」(こっちも工夫がないですが)という副題を採用すべきでした。
なんで題名にこだわるか、というと、こういう分野を読む層は、オタクが多いからです。
この手の本は、出ると注目している。
それでもう何冊も読んでいて、自分は結構詳しいと思っているので、あまりにシンプルな題名だと食いつかないのですね。
ま、自分を標準に語ってますけど。
内容が素晴らしいだけに残念なんです。

読めば、素粒子物理学の基礎が非常に分かりやすいたとえで丁寧に解説され、巧みに最新の宇宙論に結びつけられている一冊となっています。
「素粒子物理学で解明された新たなる謎」について知りたいなら、既刊本の中では恐らく最新であり、得られる情報はとてつもなく大きいですから、この分野がお好きな方は必読です。

2003年に、我々は何も知らないことを知った、なんて件はスリル満点でしょ。
粒子加速器が電子顕微鏡とか、スペクトルの黒線で物質を見分けるとかですね。
原子一個を野球場にたとえた時の核の大きさとか、理解が今一歩だった処がはっきりする。
電荷が逆なのに電子が原子核に落下しない理由とか、パウリの排他律ですね。
速効で答えられないなら、絶対に読むべき1冊です。

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Theme : 宇宙の科学
Genre : 学問・文化・芸術

ホーキング、宇宙と人間を語る@理論物理学マニアも読んでみよう

2011-06-06 | 23:17

昨今のアマチュア向けの理論物理学本、非常に充実していて、そういう本をマニアックに読みなれてくると、今さらホーキングでもないよなあ、と。
一般の認知度が高いだけに、つい卒業したよ、と言いたくなると思います。

私はそう思っていたので、あまり期待しないというか読み始めの頃は、もうこの程度の事、みんな知っているよ、と少しガッカリしながら読み進めたのですが、やはりこの人は凄いです。
他の本と一番違う処は、知識として知っていることを理解させる哲学が深い事。理論物理学が宇宙に挑む過程での、歴史的な、思想史的な視点がこの著者の値打ちです。

では、以下は何回読んでも覚えられない量子電気力学と量子色力学の備忘録
1)電磁場の量子論が量子電気力学略してQED(←証明終了の事ではない)
リチャード・ファインマンが、ファインマンダイヤグラムとして定式化。
力の場がボソン。物質粒子がフェルミオン。電子やクォークはフェルミオンです。でも光子はボソン。
荷電粒子間のあらゆる相互作用は光子、ボソンのやり取りです。
この力を媒介する粒子が交換されるすべての方法を分かりやすく説明するのが、ファインマンダイヤグラム。

でも無限個の異なる寄与を足し上げてしまうと、電子の質量や電化が無限大になる。
これに対処するのが、「繰り込み」理論で、現れる無限大の負に無限大の和を相殺させる。

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Theme : 自然科学
Genre : 学問・文化・芸術

宇宙から恐怖がやってくる! フィリップ・ブレイド@必読!科学の語る本格派恐怖譚

2010-07-06 | 21:29

ベタな題名が付いてますが、著者は現役の天文学者で、語られる内容はしっかりとした科学に裏打ちされ、展開される過剰なほどのイメージも納得ずくで楽しく読ませます。

宇宙物理学が如何にイマジネーティブなものか、ちょっと抜書き
恒星の行末:
太陽は四個の水素原子を三個のヘリウムに核融合させ、膨大なエネルギーを放出しています。
するとコアではヘリウムの原子核が溜まりますが、ヘリウムは陽子が二個ある為(水素1個に比べ)、核融合させようとすると、遥かに強く反発します。

しかしコアがだんだん大きくなると、それ自体の重力でつぶれヘリウムの核融合が起こる。
ヘリウムの原子核が衝突すると炭素と酸素の原子核が出来、水素の時よりさらに多くのエネルギーが放出され、コアから放出したエネルギーは、まだ回りに残っている水素に与えられ、重力の圧力を圧倒し恒星は膨張します。
表面積が増大するので、単位面積辺りのエネルギーは低下し、表面温度は下がり「赤色巨星」が誕生します。(太陽はこうなります)

太陽の二倍以上の質量を持つ星はさらに炭素の核融合を行いネオンを造り、ネオンを核融合させるとマグネシウム

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Theme : 宇宙・科学・技術
Genre : 学問・文化・芸術

【号泣!】 はやぶさを歌う初音ミク 【聴き逃すな!】

2010-06-20 | 18:40

60億キロ!の旅を終え帰還と同時に燃え尽きたはやぶさ。
最後に撮られた写真は感動的でした。

日本人は機械、ロボットに生き物に対するような共感、親和性を持つ民族ですが、これは日本人の他人を思いやる気持ちが強いことの証左なのです。

他者への強い想像力に立脚した優しい、穏やかな気質と、優れた科学力の両方を兼ね備える稀有な国民性をもつ民族ですから、こういう優れた音楽も出来る。
歌詞が感動的です。
涙なしでは聴けません。

はやぶさは、観測史上最大の太陽フレアも浴びていたんですね。
太陽フレアは宇宙空間では非常に恐ろしいものなんです。
まさに嵐が身を薙いでいたんですね。
合掌!

ps
ちなみに次期はやぶさに民主党のつけた予算は3千万円。

議場で寝ている参議院議員一人に掛かる国税負担金は、議員への給料、歳費に、秘書給料の肩代わりに、各種膨大な手当て、退職後の年金、さらに視察、外遊などの経費を含めると年平均1億円弱と聞きました。
ホントウだったら絶望的な予算配分ですね。

Theme : 星・宇宙
Genre : 学問・文化・芸術

宇宙を支配する6つの数M・リース著@ご存知でした? 地球を宇宙の中心に据えて大きさが発表されていること

2010-05-21 | 23:21

「宇宙を支配する6つの数」、3つ目のエントリーです。

プトレマイオスがまとめ上げ、カソリック教会の教義となっていた時代、人々はこの地球こそが宇宙の中心であり、回っているのは天空だと思っていました。

今やそんなことを思っている人はいませんね。
地球は平凡な恒星の周りを回る1惑星ですが、その地球が属する恒星系ですら、銀河系全体からみれば随分、ローカルな端の方にある、1000億から2000億個ある恒星系の一つです。(まあ輝き渡る、一見華やかな銀河中心部だと、強烈な放射線が溢れ、星同士、銀河同志は近接し、安定した環境は得難いと思うので、これで良しなんでしょうが)

そして我々の属する銀河系も特に珍しい存在ではない。
お隣のアンドロメダ銀河は、恒星数1兆で、こちらより大分大きいようです。

そしてそんな銀河自体がどれほどあるか分からない・・・

もう我々は自分の星が(生命がいる、存在出来る環境がある、という点を除けば)まったく平凡そのものの存在だ、ということを知っている。

そして宇宙の大きさは、と問われると、137億光年と反射的に答える(新聞にたまに載りますでしょ、こういう話題)

でも不思議だったんですよ。

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Theme : 宇宙・科学・技術
Genre : 学問・文化・芸術

宇宙を支配する6つの数 マーティン・リース@宇宙に構造をもたらす数、N

2010-05-14 | 21:20

以前紹介した本ですが、あまりにオモシロイので再読しております。
今日は、重力と原子間の電気力の比率、Nについて、少しまとめて記事にしたいと思います。

我々を地上に留め、大気を留め、惑星を軌道に、銀河系全体をも支配する重力。
それは質量間の距離の二乗に比例して弱まる「逆二乗法則」を持ち、距離が二倍になると引き合う力は1/4になります。

恒星では星をまとめておこうとする重力と、高温の内部から発生する爆発力が吊りあって形をなしているのですね。
そんな重力ですが、原子間に作用する電気力(電荷)の10の36乗分の1です。
10の下に0が36桁続くのですから、原子間レベルで考える時は、測定不能なほどです。
しかし質量が10の3乗(千倍)に増えるたびに、10の2乗づつ追いついていき54番目(54=36☓3/2)に追いつきます。
これはほぼ木星の大きさなのですが、そこで原子間の電気力と重力は拮抗するのです。
木星より大きな質量の天体になると、自らの重力で高密度に圧縮され潰れます。それに対向するには、中心核を非常な高温に保ち重力に負けないだけの圧力が出せる場合だけで、恒星がそれです。
小さな質量では、重力の力で、中心核を高温に圧縮し輝かせることは出来ません。

この恒星を造れる数字が、重力と原子間電気力の比率、10^-36です。

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Theme : 自然科学
Genre : 学問・文化・芸術

宇宙を支配する6つの数  マーティン・リース@必読!エキサイティングな「数の物語!」

2009-12-01 | 20:18

この宇宙の大銀河団から量子の世界に至るまで、際どく成立させているのは6つの数の奇跡的なバランスのお陰だったという、とてつもないことを教えてくれる1冊です。
著者のマーティン・リースは著名な宇宙物理学者なので、規範となる理論への理解が深く、よって語り口は縦横無尽。
何より自分が愛してやまない学問への驚嘆が伝わってくる為、読んでいると非常に想像力を刺激されます!

何故宇宙はこれほど広い必要があったのか?(この広さに無駄はなかったのだ)
誕生から今、何故、この時間であるのか?
原子と人と地球の大きさの比率に、奇妙な整合性が生じるのは何故か?

宇宙の膨張速度とか、原子核の核力なんて、我々の生活の成り立ちに何の関係があんねんって感じでしょ。
それがあるんだ!
これが僅かにずれたらとんでもないことになっていたんだ。
それから宇宙に構造をもたらした原初の揺らぎ定数。
もしこのさざなみが10万分の1を超えていたら?あるいはずっと小さかったら?
驚くべき空虚かカオスの叫喚になっていたのだ。

そしてなんと次元の話。

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Theme : 物理学
Genre : 学問・文化・芸術

ねこ耳少女の量子論 萌える最新物理学  竹内薫松野時緒/この内容で500円なら安い

2009-02-27 | 22:27

ねこ耳少女と出会った少年が、量子論を勉強していくマンガの本です。

素人学問として量子力学をかじろうと思う時、やっかいな所は、
①普段我々が生活しているニュートン空間とはまったく別個の論理体系(存在の確率性、観測値への収束)を受け入れなければならないこと。
②基礎知識として憶えなければならないことが、フェルミオンとしてレプトンが電子、ミュー粒子、タウ粒子、さらに3種のニュートリノと6つあり、クォークがアップ、ダウン、チャーム、ストレンジ、トップ、ボトムと6種類あり、それぞれ電荷とスピンの角運動量、世代が決まっていて、さらにボソン、ゲージ粒子(力を伝える粒子)として、光子、重粒子、グルーオン、ウィークボソンにまだ未発見のヒッグス粒子が・・・と多い!
原子や分子みたいになんとなく身近な名前からとられた物ならともかく、抽象的な名前をこんなに沢山、「誰が注文したんじゃ」ボケということになることです。

結局、よっぽど気合入れないと分らないけど、一銭にもならない勉強分野なので気まぐれに手に取った本も投げ出してしまうんですね。

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Theme : 自然科学
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