大学以降の物理の質問に既存の物理理論で答えるスレ [無断転載禁止]©2ch.net

大学学部以降の物理の質問に既存の物理学で答えるスレです。

1. 質問は、原則、既存の物理学で原理的に答えられるものに限定します。
　 例外は、下記に別記します。
2. 「神の粒子」など「神」に関係した質問や書き込みは禁止。
3. 神と言うキーワードを長々と使うことも禁止。
4. 量子力学の観測問題など、定説がない質問を延々と続ける事は禁止。
　 研究中で誰にも分からない、または認められた説が無い事をここで
　 長々と議論する事は禁止という事です。


【既存の物理学で原理的には答えられる質問とは】

1. 既存の理論からの演繹的推論や解析的計算、数値シミュレーションなどを
　 行えば答えが出る質問。
2. 教科書（テキスト）に書かれている内容に対する質問。
3. テキストに出ている定義が分からない場合の質問。
4. テキストに出ている定理の意味が分からない場合の質問。
5. テキストに書かれている定理の証明が理解しづらい場合の質問。
6. テキストに出ている数学的処理に関する質問。
　 数式のフォローが難しい場合など。
7. 既存の物理理論の概念的な理解の仕方に関する質問。
8. どのテキストで勉強すると良いかなど、勉強の仕方に関する質問。

などです。

【既存の物理学で答えられなくてもして良い質問】

1. 既存の物理学では分かっているかいないかを確認するための質問。
2. 既存の物理学で矛盾や破綻を見つけたような気がするときの意見の募集。

厳密証明は出来ないが、恐らく金属の場合でも黒体輻射の法則は、
プランクの放射公式が基礎にある。

>>150の言っている事は実は間違っている。

>>150 は、
『「エネルギー固有状態間の遷移でない」過程』
なんてものが存在すると思い込んでいるようだが、自然界には
そんなものは存在しない。

光が放射されるとき、場の量子論によって、必ず光子が1つずつ出ることが
分かっている。そのとき必ずエネルギー固有状態間でのエネルギー遷移が
起きている。

故に「エネルギー固有状態間の遷移でない過程」なんてものは存在しない。

金属は多数の原子が集まった非常に複雑な系ではあるが、場の量子論
によれば、光の放出は必ず離散的なエネルギー固有状態間のエネルギーの
差に等しいエネルギーを持つたった一つの光子の生成によって生じる。

エネルギー固有状態ではない中途半端なエネルギーの間の遷移なんて
ものは存在しない。

>>152
質問者は誤解している。こういう問題は世界的に非常に長年議論されて
徐々に分かってきたような分野。
水素原子などでは100%分かっていると言っても過言ではないが、多粒子
系となると理論を解析的に解くのが難しくなり、粗子化されたりして
展開されたものが物性論。粗子化されているので主に近似解が扱われる。
なので、厳密にどうなっているかを即答できる人は世界中探しても
多くは無い。著名な物理学者でも意見が分かれるかもしれない。

そしてこの議論は、「高温金属の放射」という具体的な対象に向かっている。
物理学者というものは、あらゆる問題に対しての一般的な解き方を頭に
正確にINPUTしたような人の事だ。

だから、どうやったら解けるかは分かっても、解そのものを即答できる
わけではない。即答できるのは、既に文献で見たことがあるようなものに
限られる。

>>155-156
フォトンのエネルギーが ħω であることは
これが物質のエネルギー固有状態の間のエネルギー差に一致することを意味しない

>>159
実は、そのあたりは自分の研究テーマと密接に関係しているので
詳しくは書きたくない。

でも、あなたの考えは・・・だ。

>>155
別に始状態も終状態もエネルギー固有状態とは限らんでしょうよ

♪

http://i.imgur.com/zpjnN76.jpg

>>160
(「共鳴」のつかない)ラマン散乱を否定する研究か
論文が出るのを楽しみにしてるよ

>>164
ラマン散乱理解してないんじゃないの。
人が知らなさそうな名称を出して混乱させているだけでは。
その名称はWikipediaには載ってるけど、物理分野では特殊な人しか
知らないような名称だよ。
自分も結構色々勉強したけど、ラマン散乱と言う名称は見たことない。

良く似た現象として、古典的にはトムソン散乱、量子論的には
コンプトン散乱というものがある。でも、ラマン散乱という名称は
聞きなれないので物理では「各論的」な分野なんじゃないかな。
それをここで持ち出してくるとは。

Wikipediaの「ラマン効果」の参考文献を見ると、以下のようになっている：

・C. V. Raman; K. S. Krishnam (1928). “A New Type of Secondary Radiation”. Nature 121: 501-502.
・水島三一郎、島内武彦 『赤外線吸収とラマン効果』 共立全書、1958年。ISBN 432000129X。
・『ラマン分光法』 浜口宏夫、平川暁子編、学会出版センター、1988年。ISBN 4762215686。
・「物質の構造�T 分光」『実験化学講座 9』 日本化学会編、丸善、2005年、第5版。ISBN 4621073087。
・田隅三生、浜口宏夫 『ラマン分光の基礎』。
・坪井正道・田中誠之・田隅三生, 編纂.「赤外・ラマン・振動[I]」、『化学の領域 増刊』第139号、南江堂、1983年、 19-30頁。


6個の参考文献のうち、3個には「Nature」「実験化学講座 9 日本化学会編」「化学の領域　増刊」のキーワードが
ある。Natureは、医薬と化学分野で有名だと思うし、この言葉はどちらかというと物理ではなく化学分野の用語だと思う。

だから、物理の人に「ラマン散乱」と言っても分からないから、「私には分かりません。すみません」となって
しまう。

Natureは、以下のように物理とは全く無縁な感じの雑誌。
生物、化学、惑星科学、神経学、幹細胞、がん、人類移動・・・

http://www.natureasia.com/ja-jp/

Nature、2016年10月6日号
Cover Story: 睡眠を支配する：睡眠・覚醒サイクルの回路図解明を目指して
構造生物学: Ton複合体の構造と機能
構造生物学: ヒトP2X3受容体のゲート開閉サイクル
惑星科学: 67P/チュリュモフ・ゲラシメンコ彗星の有機物質
化学: メタン生成の少ない、バイオマスからの低級オレフィン合成
生物地球化学: 全球の化石燃料メタンの排出量の修正
人類移動: 気候に駆動された人類の移動
神経科学: ニューロン可塑性の機序
幹細胞: がん幹細胞は脂質利用に依存する
がん: p53がん抑制因子でのアセチル化
細胞生物学: ヒトのミトコンドリア複合体Iの組み立て

化学の人は「ラマン散乱」と言うかも知れませんが、物理では、素粒子レベル
まで突き詰めて考えて「コンプトン散乱」と言います。

だから、物理分野では、後者では通じますが、前者では大部分の人には
通じません。

いやいやいや。
ラマン散乱とコンプトン散乱は違うでしょ。
ラマン散乱の素過程はコンプトン散乱と言えるのかもしれんが

一応、可視光とX線の違いが有ると言う説が有りますが、コンプトン散乱は、
波長で場合分けがあるわけではありませんので、万能性があります。

現象論的には違っても、物理は根源的な理論を扱う学問ですので。

「ラマン散乱」を持ち出してきた人、物理の人ですか？
化学や生物の人ですか？　

どちらか正直にお答えください。

>>165
ラマン散乱を「見たことない」という人間が
どうしたら人様に「ラマン散乱理解してないんじゃないの」なんて言えるのか疑問だし
少なくとも物性物理の人間なら誰でも知っているようなものを「特殊」なんて言うのは物を知らなすぎ
まあマイスナー効果すら知らなかった奴と同一人物っぽいから自己評価も当てにならんが

散乱を議論するとき仮想的な中間状態があらわに現れる例としてラマン散乱を挙げたが別にそうでなくてもいい
何にせよ「エネルギー固有状態間のエネルギーに対応する光子しか寄与しない」などという主張は(現在の科学では)誤り

ちょっとした質問スレで暴れてる奴とも同一人物か
相手するだけ無駄だな

>>173
物理学者は、まだ同じ誤りをしてますね。

その内発表します。

法螺吹きの話はいらない

エネルギー固有状態があるのは定常系のみ

期待してるよ
ただこのスレのタイトルは読み直しとけ

>>173
ちょっと待って、それは、ラマン散乱では、
吸収の過程と放出の過程の二段階に分かれているからだと思う。

吸収：入射光子 ----> 中間状態
放出：中間状態 ----> 光子放出

と。

これって、別にエネルギー遷移の過程とは矛盾してない。

今考えているのは、金属の黒体輻射。

上記と良く似た過程は、二段階のエネルギー遷移としては観測される。

でも、エネルギー遷移と無関係の過程、などではない。

>>173
その論文を読んだわけでは有りませんが、
「仮想的な中間状態」
って書かれてますね。

1. その中間状態は、常に仮想的な物なのではなく、溶液の中などで実際に
　 存在して場合があるはず。

2. その中間状態に吸収されてしまって、光子がしばらく出てこないケース
　 もある。

3. 仮想的だというなら、2のようなケースはなく、必ず即座に光子が
　 放出されるはず。

4. 仮想的だというなら、1のような状態は実在しないはず。

>>179
何が論点かを全く理解してないな
今重要なのは物質のエネルギー固有状態間のエネルギー差に一致しない光子が(非弾性)散乱されるということ

>>180に関しては妄想を元に何を言われてもという感じだが
中間状態が実在するエネルギー固有状態に一致した場合には散乱振幅が共鳴的に増大する(共鳴ラマン散乱)
そもそも量子論の文脈で virtual state がどういう意味かも知らないようだ

>>180の1-4はどれも概ね正しいけど結局何を言いたいのかが分からん

>>182
物理では、「仮想的な状態」と言う言葉は、大抵、一つの意味で使われるん
です。>>173の言葉の使い方はその使い方にあってません。それが1つの
混乱の元になっています。

それと、黒体輻射の問題と直接関係ないと思いますね。

黒体輻射でも中間状態がある場合は、当然あるでしょう。それは、
量子力学のリッツの法則なんかの関連でもありましたし。

そういうことまで考えれば色々なパターンはもちろんあるんです。

でもそれも、エネルギー状態間の遷移という現象が複数回繰り返されて
いるだけで、根本的には同じ原理が働いているんです。

どう取り繕おうとしたところで>>154も>>155も>>156も完全に誤り
このスレは既存の理論で回答するスレだからまずは論文を出せ

>>184
外部から入射光子の状態 = エネルギー固有状態ψ1, 固有値E1
中間状態 = エネルギー固有状態ψ2, 固有値E2
外部へ出ていった光子 = エネルギー固有状態ψ3, 固有値E3

ψ1→ψ2 ： ΔE1 = E2 - E1
ψ2→ψ3 ： ΔE2 = E3 - E2

ΔE = ΔE1 + ΔE2 = E3 - E1

となる事は理解されてますか？

>>185
議論したいならまず頭を冷やしてラマン散乱をまともなテキストで勉強してこい

勉強したくないから粘着する

正しくはこうでした。修正します。

初期状態の溶液 = エネルギー固有状態ψ1, 固有値E1
中間状態の溶液 = エネルギー固有状態ψ2, 固有値E2
終了状態の溶液 = エネルギー固有状態ψ3, 固有値E3

ψ1→ψ2 ： ħω1 = ΔE1 = E2 - E1 　;振動数ω1の光子の吸収
ψ2→ψ3 ： ħω2 = ΔE2 = E2 - E3　 ;振動数ω2の光子の放出

ħω2 - ħω1 = ΔE2 - ΔE1 = E1 - E3


上記は理解されてますでしょうか？

素粒子物理学の研究が進んで、偏光以外の方法で量子を読み取れるようになったら、量子暗号は廃れる？

>>189
あり得ない

>>190
なぜ

>>191
量子暗号は偏光に依存しないから

>>189
量子力学自体が今後大幅修正される、という事なら分からないが、
どんな測定をしても問題ないとされている。

めこすじ野郎Aチーム

すみません。自己レスになってしまいますが、こんな理論があるのを
初めて知りました：

https://en.wikipedia.org/wiki/Helmholtz_decomposition

>>194
transverseとlongitudinalの意味を辞書でまず引け

そのくらいの英語は当然分かっていることを前提に質問してます。
>>196のリンク先に全て書いてあるようです。

ヘルムホルツの定理も知らん雑魚がQFTとか背伸びしすぎ

ちなみに、QFT自体は概ね理解してます。

多分、適切な講義を受けないと>>196のような話は学ぶ機会がなかなか無いのではない
でしょうか（ネットでは直ぐに出てきて便利な物ですが。）。

実際：

1. 電磁気学の世界標準のテキスト、Jackson電磁気学(英語版)には、
　 longitudinal、transverse currentに関しては、 p.241-242に載ってますが、
　 フーリエ変換した際の波数ベクトルとの垂直性、平行性については載ってないようです。

2. 辞書的に役立つと思っていた「理論電磁気学 砂川重信、紀伊国屋書店」には、
　 ぴったりのものは全く載ってないようです。

3. 「ベクトル解析、石原 繁、裳華房」には、最後のページであるp.171
　 に結果の式だけ載っていますが、詳しく載ってません。

一応日本語でも
https://ja.wikipedia.org/wiki/ヘルムホルツの定理

電磁気の常識だろ、無知をさらすアホ

ベクトル解析の常識か

ヘルムホルツの定理
http://hooktail.sub.jp/vectoranalysis/HelmholtzTheorem/

kanordeの定理

学部3年あたりの講義でやった覚えはある

korejaneの定理

講義ではやるけれど、本には余り載ってないということですかね。

例として、ネットでたまたま見つけた新潟大学のベクトル解析の
講義らしきものには、ヘルムホルツの定理自体は乗っているが、
平面波展開したときの、波数ベクトルに対する垂直性、平行性
には全く言及されてない：

http://www.wave.ie.niigata-u.ac.jp/yamaguchi/education/vector/vector_analysis_formula.pdf

>>203-204
ではなぜ、>>201のように、標準的な（理論）電磁気学のテキストに
十分載ってないんでしょう？

そりゃ関数解析の常識が量子力学の本に必ずしも載っている必要もないわけで

>>211
どちらかというと数学よりの定理だからだろう、物理的には明らか

ベクトル解析の本にも載ってませんけどね。

何でクソみたいな教科書しか持ってないのを自慢してんだろ

>>213
1つの文の中に矛盾がある例。

>>203
海外の院生が使う電磁気学の上級テキストであるとされる
ジャクソン電磁気学の中でも十分述べられていない概念を電磁気の常識と
言ってしまうところが2chらしい：

http://eman-physics.net/store/elemag.html

>>212
常識とは何ですか。定評のある数学よりのベクトル解析のテキストの最後の
ページに不十分に掲載されている内容が常識ですか。

>>216
無知乙

>>218
言葉だけなら何でも言える。

>>219
物理では存在定理はあまり重要視しない、それだけの話
微分方程式の解の存在、一意性をいちいち述べてないだろう

>>220
rot + grad の形で書けることまでは、標準的にも知識として
絶対知っておく必要がありますし、常識と言っていいでしょう。
そこまでは、非常に多くの電磁気学やベクトル解析のテキスト
に載ってます。

しかし、今回の話はそこじゃないんです。平面波展開した時の
波数ベクトルとの直交性、平行性の問題なんです。それが
通常は載ってない。

>>221
問題をわざと複雑化させるな、ポテンシャルの存在と波動の分解はまったく別の問題
クーロンゲージの場合の縦波と横波の展開だろ、これも場の理論の常識

原発は　安倍の選挙区（山口県）と　菅官房長官の選挙区（神奈川県）だけで作ればいい

ヘルムホルツの定理という名前は知らんかったが
分解の内容は常識だと思ってた
フーリエ変換は自分で気付けばいい事だろ

フーリエ変換すれば発散と回転が波数ベクトルとの内積・外積になることは常識

>>216
ヘルムホルツの定理って、学部1年の後期くらいでやった記憶ある。
電磁気学というより、波動関数やフーリエ展開あたりの基礎数学の一連の講義
だったかな？
電磁気学に属するというより、物理学全般な基礎というイメージ。

なので、電磁気学のテキストに詳細が書かれてなくても、不思議とは思わない。

このあたり、独学では拾いきれない部分かも。

ヘルムホルツの定理の厳密な証明が載ってる本、難しいぞｗ

微分積分学としてのベクトル解析　宮島

物理屋さんには不要だが

>>222
補足
波数（運動量）空間で（フーリエ）展開してクーロンゲージ条件を使っただけ
他にランダウゲージ、ローレンツゲージの場合もM&Sに後ででてくる

rot項(transeverse field)が平面波展開した際に波数ベクトルと「垂直性」
を示すのは、基本、クーロンゲージの時だけなんですよね。

相対論的共変性が明確なのは、ローレンツゲージ、即ち、div A=0という条件
があるときのときのみですよね。ですので、純粋な数学の定理とも言いきれ
ません。

どんなベクトル場も、rot + grad に分解できる、というのは数学という
感じですが、垂直性まで入れると純粋数学という感じではなくなります。

誤：相対論的共変性が明確なのは、ローレンツゲージ、即ち、div A=0という
正：相対論的共変性が明確なのは、ローレンツゲージ、即ち、∂_μ A^μ=0という

>>229 は、書き方が分かりにくくなってしまいましたが、
言いたかったのは、普通の物理学（相対論的）ではローレンツゲージが
標準なのに、transverse fieldに垂直性があるのは、クーロンゲージ
(div A=0)の場合のみだ、ということです。

そして、実際の自然界ではローレンツゲージなんでしょう。そうですよね。
ゲージは自由に採れると言っても、そこは。

だから、tansverse fieldという名称があれども、必ずしもその名の通りの
垂直成分ではないわけですね、普通は。

>>226
そんな学年でやりましたか。

平行、垂直性まで含めてしっかりと？

>>224
自分に力がないせいかも知れませんが、「フーリエ変換したら」とは
すぐには気付きませんでしたよ。

というか、ネーミングから言って、既に確立した理論があるなら、
見てみたいな、と思ったから深く考えなかったせいもありますが。

>>231
非相対論的量子電磁気学：クーロンゲージ
相対論的量子電磁気学（共変的）：ローレンツゲージ（他にも問題があるが）

電磁気の話と量子電磁気学の話が区別できていないように見える

>>234
いや、理解してます。

>>235
見栄はるなよ

>そして、実際の自然界ではローレンツゲージなんでしょう。そうですよね。
>ゲージは自由に採れると言っても、そこは。
理解してる（笑）

自然界は、スカラーポテンシャルφに時間変動がある場合は、
必ずローレンツゲージなんじゃないんですかね。

ゲージ自由度はまだありますけども。

>>236
あなたが理解してないのでは。

QED理解してますか？

>>239
QEDが繰り込み可能なことを証明してくれ

>>237
自然界がどのゲージかは、余り明言されてないからですよ。

でも、ローレンツゲージが有力でしょう。

ローレンツゲージの中でも、まだゲージ自由度はまだあるんです。

でも、ローレンツゲージでないと共変的な理論は作りにくい。

>>240
それは知りません。

QEDの概要は理解してますが、繰り込み可能性までは理解してません。

>自分に力がないせいかも知れませんが、「フーリエ変換したら」とは
>すぐには気付きませんでしたよ。
物理のど素人（笑）

>>243
本は、ページ順に読んでいるわけではありません。

既に知っていると思った簡単な章はスキップして必要なときに
後から読んだりします。

めちゃくちゃ、馬鹿な書き込みする理由がわかった（笑）

穴だらけ、穴があいていてうれしいのはレンコンと炭（笑）

>>232
厳密証明はやってないけど、ツールとして使えるレベルでの概念とか。
2学年の後期からシッフの量子力学始めたから。
地方国立の理学部物理科ね。

>>246
言葉がバカっぽく聞こえるからかも知れませんが、物理の成績的には
前代未聞だと言われてました。

お前は前代未聞の物理学者になれる可能性を秘めている（笑）

>>196
スミルノフ高等数学教程あたり、摘んで勉強しておくのが良いかもね

りっぱなとんでもになれるぞ、がんばれ