名古屋市科学館 | 科学について調べる | 科学Q&A | なぜ原子番号が１つ違うだけで、水素とヘリウムのように全く違う性質になるのですか？
Q.なぜ原子番号が１つ違うだけで、水素とヘリウムのように全く違う性質になるのですか？ 物理 / 元素 A. 原子番号は、原子核の中の陽子の数です。 陽子はプラスの電気を帯びていますが、通常原子が中性なのは、原子核のまわりにマイナスの電気を帯びた電子が、陽子と同じ数だけあるからです。 化学反応とは、このまわりの電子のやりとりですが、まわりの電子の軌道の関係などで、安定したりしなかったり大変複雑な性質が見られます。 少し違うだけで全く異なる性質を持っているのがなぜか、ということこそ20世紀の物理学の最大の発見である量子論そのものであるといえます。
重力子は存在しますか。
>重力子は、未発見とのことですが、もしも、なかったら困りますよね。重力を媒介する粒子がなくても重力が起こるなんて、物理学としてあり得ないですよね。 物理学では、遠隔作用は古典的考えでありえない。相互作用には必ずなにかの仕組みがあり、近接作用になっていると考えるのが一般的です。なので、何かしかけが存在するでしょうが、それが今予想されている重力子かどうかは、だれにもわかりません。 ＞というか、ないことを証明することは、困難なので、発見されようが、されまいが、重力子は存在するということですか。 そんな話はありません。近接作用だとすれば、その背後に仕組みがあるはずってだけで、重力子はあくまでその候補です。しかし量子もつれによる、信号の瞬時転送のように、事実ではあるがなぜだからわからないこともあり、近接作用だと過程してもわからないことはまだ多くあります。 ＞発見につとめることだけでなく、逆に、ないこ
素粒子が持つ「スピン」というパラメータについて「スピンは角運動量であり、プラスマイナスがあるが、実際に回転しているわけではない」という説明があったのですが、これが何を意味するのかよくわかりません。「実際には回転しているはずだが、それを観測するのは不可能」と言う意味なのでしょうか？ あるいは「計算上は角運動量が存在するとしか説明できないが、実際には回転しない事が分かっている」と言う事なのでしょうか。研究者がスピンをどうイメージしているのかも気になります。 | mond
素粒子が持つ「スピン」というパラメータについて「スピンは角運動量であり、プラスマイナスがあるが、実際に回転しているわけではない」という説明があったのですが、これが何を意味するのかよくわかりません。「実際には回転しているはずだが、それを観測するのは不可能」と言う意味なのでしょうか？ あるいは「計算上は角運動量が存在するとしか説明できないが、実際には回転しない事が分かっている」と言う事なのでしょうか。研究者がスピンをどうイメージしているのかも気になります。 「スピン」という名前にまつわる混乱は、当の物理学者を悩ませちゃってる問題だね。結論から言えば、スピンは粒子自身の自転運動とは何の関係もないよ。なのでスピンという名前自体が誤解の素なので、何か別の言葉に置き換えるべきだったんだけど、スピンの概念が定着したころには、膨大な記述変更に伴う混乱がありうるので今更変えられなかった、っていうところだね。
この宇宙にアナログの存在はありますか？
数学でいうと、自然数の様に非連続の数列で表現可能なものをデジタルと言う事にします。 数学でいうと、無理数の様に連続する数列で表現可能なものをアナログと言う事にします。 数学は、形式科学であり、公理系を選択する事により、現実の宇宙と整合しない論理体系を構築する事が出来ます。とはいえ、ZFCが私達の宇宙（この宇宙）と良く整合する体系で、それ以外の公理系を選択する意味は、この宇宙を記述するためにはそれほど意味が無いかもしれません。 さて、我々が住んでいる「この宇宙」に関して質問があります。 この宇宙では、真にアナログでないと表現できない物理量がありますか？ 一軒、アナログな物理量でも、ミクロレベルで観察すると、光の波動でオンとオフのディジタルに表現されているものを、マクロ的に見たときにアナログと扱って差し支えないモノなどは、除外します。 現代科学の知見による限り、限りなくミクロに観察しても、一考
エントロピーの法則 対 引力（重力など）？
>人間はまだブラックホールを観測して１０数年です。 観測では白鳥座X1でのブラックホール発見は1971年です。理論的発見は20世紀初頭です。 >実際にブラックホールがどの様にあるのか。見にブラックホールが本当にあるのか？ もう充分に分かっています。それを専門に理論研究するのはプロの研究者としては成立するのは困難なほどです。観測的にも同様になってきています。もっと先へと進んでしまっているんですね。 >理論的にはあっても 実際には無い物もあります。 その通りです。19世紀の電磁気学の有名な例に、過去に戻る電磁波として先進波が理論的に発見されましたが、その当時から実在しないと見られています。もちろん、片鱗も観測されたことはありません。 相対論の理論的な数学解である超光速素粒子タキオンは、たとえばホーキング博士は実在し得ないと主張しています。 その他、理論的にはあるが実在しないものは膨大にあります
量子力学との取り組み方
No.1です。 ＞ここでコンピュータの登場となるわけですか。 その領域に足を突っ込んでみたいですね。 その手法は具体的には物理学で何と呼ばれていますか？ 方程式を解くのにコンピュータを使う場合、それを近似計算とは言いません。数値計算と言います。確かに、コンピュータは無理数を扱えませんので、必然的に近似計算になっています。しかし、数学で近似計算と言う時には、通常は、元の厳密な方程式が解けない場合（自分の知りたい情報の値を持つ領域で）その解けない方程式をその解が厳密な解の近い値を持つはずの解ける方程式に置き換えて計算する方法のことを指します。 初学者から見ると近似計算は厳密な計算より劣っていると思いがちですが、実は反対です。近似解を求めることが、ある意味物理学で最も本質を突いた営みなのです。なぜなら、厳密な計算では、その方程式で表される現象を全く理解していなくても、数学の規則に従って左辺に移行
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