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プランク、量子論仮説を発表(1900)--20世紀の思想と芸術

プランクの量子論は、物理学における観察と実験という基本的な活動にかかわるものであり、現代物理学の重要な革新をもたらすことになった。五年後のアインシュタインによる相対性理論の提唱とともに、まさに20世紀の幕開けにふさわしい発見だった。

 

 

量子論 - Wikipedia

量子論とは、ある物理量が任意の値を取ることができず、特定の離散的な値しかとることができない、すなわち量子化を受けるような全ての現象と効果を扱う学問である。粒子と波動の二重性、物理的過程の不確定性、観測による不可避な擾乱も特徴である。量子論は、マックス・プランク量子仮説まで遡る全ての理論モデル、概念を包括する。量子仮説は1900年に、例えば物質構造に対する古典物理学的説明が限界に来ていたために産まれた。

量子論は、相対性理論と共に現代物理学の基礎的な二つの柱である。量子物理学と古典物理学との間の違いは、微視的な(例えば、原子分子の構造)もしくは、特に「純粋な」系(例えば、超伝導レーザー光)において特に顕著である。しかし、様々な物質の化学的および物理的性質(磁性電気伝導性など)のように日常的な事も、量子論によってしか説明ができない。

量子論には、量子力学量子場理論と呼ばれる二つの理論物理学上の領域が含まれる。量子力学量子的対象ドイツ語版の影響下での振る舞いを記述する。量子場理論は場も量子的対象として扱う。これら二つの理論の予測は、実験結果と驚くべき精度で一致する。唯一の欠点は、現状の知識状態では一般相対性理論と整合させることができないという点にある。

 

 
 

 

理論

前期量子論

量子力学が発達する以前にも、その根底にある原理についての深い理解はなされていなかったにせよ、特定の物理量が量子化されるという仮説や、時には粒子と波動の二重性があらわれるということは知られていた。これらの理論は、それぞれに対応する対象を外れると、具体的な予言はできなかった。これら量子力学の先駆けを称して前期量子論と呼ぶことがある。

1900年、マックス・プランクは黒体放射周波数分布についての観測結果を説明する式を編み出した。このプランクの法則と呼ばれる法則は、黒体上の振動子のエネルギー準位が離散的であることを仮定して導かれたものであった[1]。プランクは、このエネルギー量子化は物質の性質であって、光そのもののの性質ではないと考えていた。このモデルでは、物質が固定されたエネルギー準位しか取ることができないために光は物質と固定のエネルギー量しか交換することができないのであって、光は単に物質の影響を受けているにすぎないとされた。そして、彼はエネルギー量 ΔE と光の周波数 ν の間に ΔE = hν という関係があるということを見いだした。

 

M. Planck: „Zur Theorie des Gesetzes der Energieverteilung im Normalspektrum“, Verhandlungen der Deutschen physikalischen Gesellschaft 2(1900) Nr. 17, S. 237–245, Berlin

Ueber das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum - Planck - 2006 - Annalen der Physik - Wiley Online Library