素粒子状態のベクトル性とは？

質問

竹内薫 『「場」とはなんだろうーーなにもないのに波が伝わる不思議』（講談社ブルーバックスB1310、講談社、２０００年）６４ページに、「９ 電子や光子の状態はベクトル的な性質のものである」とあります。が、何故、スカラー的ではなくベクトル的なのでしょうか。この本には、この「９」について何の解説もありません。

回答No.1

noname#231195 · ベストアンサー

うーん、それはそうなっているからだとしか言えないのではないでしょうか。
質量はスカラー量である、というのを「なぜ？」と言われても、それはそうなっているからだとしか言えないでしょう？
っていうか、話が逆で、物体には質量という名を付けたそういう特性があり、その特性の性質を調べてみたらスカラー量だった、ということですよね。

スカラー量、ベクトル量というのはある物理量を分類する方法です。
別の例を出せば，例えば「なぜ人類は哺乳類なのか」・・・別に人類が哺乳類であるべき合理的な理由はありません。いろいろな生物を分類していったときに、人類は哺乳類に分類できるというだけのことです。

電子や光子の状態がなぜベクトルと言えるのかというのは、これは量子力学の結論です。
それによれば、電子や光子も含めた、あるものの状態は波動関数で表すことができます。
その波動関数はある空間のベクトルに対応することも分かっています。だから、電子や光子の状態は「ベクトル的」と言っているのです。
なお、ここで空間と言うのは日常的な意味で使う3次元空間のことではありません。線形代数でいうところの線形空間のことです。

この話は抽象的な話になりますから、確かにブルーバックスのレベルをかなり超えてはいるでしょう。

お礼

御回答、誠に有難う御座いました。

補足

この方の御回答は間違いでしょうか。：
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q10154702080

回答No.2

noname#231195

#1です。
別のその知恵袋の解答も間違いではありません。
スピン(スピン角運動量をちぢめていうときは普通スピンという)も電子や光子の状態を表す量の一つです。
スカラー粒子についても触れておられますが、これは関連するティップとして書いてあるだけです。スカラー粒子の状態が波動関数で表すことができないという意味ではありません。スピンが0、パリティ(そういう量がまた別にある)が1の粒子を特別にスカラー粒子と呼ぶだけです。・・・"金田さん"という人が金のなる田んぼを持っているわけではないのと同じです。

ただそのブルーバックスの記述は単にスピンのことだけを言っているわけではありません。
私なりに言葉を補うとすれば、

電子や量子の状態は(波動関数で決定され、波動関数はベクトルであるので)ベクトル的な性質のものである(と言える)。

ということになります。

お礼

またまた御回答下さり、誠に有難う御座いました。