量子力学についていくつか教えてください。

質問

量子力学について最近興味が沸き、勝手に勉強しているものです。
いくつか教えてください。

１ 量子は波動性と粒子性の両方を併せ持ちます。粒子であることの定義は「位置と運動量を持つ」ということで正しいでしょうか？
２ 質量があってもなくても量子は光速で進みますか？
３ 光子は質量がないのに運動量を定義できるのはなぜですか？
４ コペンハーゲン解釈によると、光の波動性は「光子の存在確率の波」である で正しいでしょうか
５ 「存在確率の波が光速で空間を伝播する」時、その媒体は何なのでしょうか？古典物理では電磁波の媒体は電磁場だとおもうのですが。

回答No.2

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１.
　#1さんより。
＞粒子とは「何らかの物理的性質を示す空間上の点」である。
そこに実体があろうとなかろうとかまわない。

　物理の数式を数学的に操作する時にはそうなんですけど、物理的にはそこに、粒子のようなものを想定するわけですよね。粒子を扱う力学において「暗黙に」仮定される粒子という物理的実体の運動がわかったとは、その粒子の全ての瞬間の位置と運動量がわかった事なので、「位置と運動量を持つ」事が、粒子であることの「暗黙の」定義になります。しかし量子力学では、それら2つがあいまいになります。

２．
　#1さんより。
＞相対論により禁止されている。
もし質量のある物質が光速で進めば、その物質の運動エネルギーはどれだけ質量が小さくても「無限大」になり、理論も宇宙も破綻する。
物理法則は無限大を嫌う。

　その通りです。ただ一言追加すれば、確率波と量子は別物です。確率波は超光速で収縮しても問題ありませんが、確率波の観測後に知りうる量子という実体は、質量が0でない限り光速以上では移動できません。

３．
　運動エネルギーを持つからです。運動エネルギーと運動量は、同じ物理的実体の運動能力を、距離を基準に測ったか、時間を基準に測ったかの違いだとも解釈できます。測ってるものは同じです。だいぶ古典的な言い方ですが・・・(^^;)。

４．
　第二量子化（場の量子化）との関連で言うと、イメージとしては正しいと思いますよ。第二量子化の具体的詳細は、自分はほとんど知りませんけれど・・・(^^;)。次に続きます。

５．
　さっきも言いましたように、確率波と光子（量子）は別物です。光子の確率波を何らかの方法で観測した後、知れるのが電磁場という光子の挙動です。では「超光速でも動けるような確率波とは何か？」、という問題には、現在のところ決着がついていません。でも確率波を計算すると、「すべては想定内の確率」という結論が出るんですよね(^^;)。

　もう一つ電磁波の媒体についてですが、「電磁波に媒体はない」というのが現在の（暗黙の）見解だと思います。だから電磁波の媒体は、電磁場ではありません。電磁波＝電磁場です。

　あまり注目されませんが、電磁波，電磁場を独立した一つの物理的実在と認めさせたこと、「場」とは目にも見えないし触れもしないし、直接的に重さを測る事すらできないが、それでも物理的実在と認める事ができるという事実を認識させたこと、それはアインシュタインの隠れた功績です。

　従って粒子（質点）が勝手に飛んでって伝わるように、電磁場も勝手に波打って伝播します・・・(^^;)。

　この世界って、センスオブワンダーの塊ですよね？(^^)。

回答No.1

head1192

１．
粒子とは「何らかの物理的性質を示す空間上の点」である。
そこに実体があろうとなかろうとかまわない。

２．
相対論により禁止されている。
もし質量のある物質が光速で進めば、その物質の運動エネルギーはどれだけ質量が小さくても「無限大」になり、理論も宇宙も破綻する。
物理法則は無限大を嫌う。