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「この院生はノーベル賞を授かる」とアインシュタインが評した論文(1924年)その13
その12の続きです。
前回まででルイくんはいうべきことはほぼ述べたので、今回のぶんは「IX. Open Questions」すなわち「未解決問題」のお話。
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1ページ弱の分量ですので、ちゃちゃっと見ていきましょうちゃちゃっと。
冒頭段落、DeepL さん訳したってくれる? 「うんいいよ」
この論文で述べられている考え方がもし受け入れられるとすれば、電磁気理論を大きく修正する必要があるだろう。いわゆる "電気エネルギー "と "磁気エネルギー "は、一種の平均値に過ぎず、磁場の実際のエネルギーはすべて、おそらく微細な粒状構造であるに違いない。新しい電磁気学を構築するのは非常に困難な作業に思えるが、私たちには一つの方向性がある。対応原理と上記の記述によれば、古い電磁気理論の定義ベクトルは、物質と微細なエネルギーとの間の反応の確率を与えるだろう。
しょせんは AI かという日本語訳ですが大目に見てやってください。院生(といっても兵役を果たした後の院生さんなのでこの頃すでに30代ですが)ルイ・ド・ブロイくん、この段落においてアルベルト・アインシュタインと同じ地平に立っています。
どういうことかって? アルくんが14年前つまり1905年に、あの相対論の最初のものを提示したとき、脳裏にあったイメージがまさにこれだったのですよ。
前にも説明したことがあるような気がする。フランスの大御所数学者にして物理学者アンリ・ポアンカレも、無名アルくんとほとんど同時かわずかに先に、相対論のアイディアにたどり着いてはいました。
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ただ彼は、この頃すでに定説となって久しいマクスウェル電磁気学の「延長」として相対論のアイディアを形にしていったのに対し、アルくんは「懐疑」から形にしていったのが違いでした。
「この電磁気学って、しょせん近似値でしかないんちゃう?」と。
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同じ1905年に書き上げた「光量子説」の論文といっしょに読むとよくわかる。
「光すなわち電磁気の正体はエネルギー粒子すなわち『量子』である。電磁気学のほうでは『波動』つまり連続的なものとして計算してるけれど、それ本当は砂時計の砂が水みたいにさーっと流れていくようなもので、アナログやのうてデジタルなんちゃうか? 」
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ルイ・ド・ブロイくんも、同じ考えに到達したのでした。くだんの段落、再度チェックしてみましょう。
この論文で述べられている考え方がもし受け入れられるとすれば、電磁気理論を大きく修正する必要があるだろう。いわゆる "電気エネルギー "と "磁気エネルギー "は、一種の平均値に過ぎず、磁場の実際のエネルギーはすべて、おそらく微細な粒状構造であるに違いない。新しい電磁気学を構築するのは非常に困難な作業に思えるが、私たちには一つの方向性がある。対応原理と上記の記述によれば、旧来の電磁気理論における各点ベクトルは、むしろ物質と微細エネルギーとの間の反応確率を示すものと見るべきである。
AI翻訳です私の訳ではありません。少しだけ手を入れましたがそれでもわかりにくい訳です。しかし砂時計の砂のイメージが脳裏にあれば、皆さんにもああなるほどと感じるところありだと思われます。
私がうなったのはラストにある文「旧来の電磁気の理論における各点ベクトルは、むしろ物質と微細エネルギーとの間の反応確率を示すものと見るべきである」("the defining vectors of the old electromagnetic theory would give the probability of the reaction between matter and the fine-grained energy")と喝破した部分にでした。
かくりつです確率。ルイくん「probability」とはっきり述べています。
アル・アインくんも確率には無名時代よりこだわりをみせていました。
しかしそれは「存在確率」とか「確率密度」とかのことでした。
ルイくんはというと「反応する確率」(the probability of the reaction)と述べていますね。
数年後に提唱される「ボルンの確率解釈」を知っている目で眺めると、ルイくん嗅覚でもってその前足の先っちょをボルン解釈にちらっとお手しているようにさえ思えてきます。数年のフライング。わお。
続く段落はどうかな。DeepL さんよろしく。「うんいいよ」
新しい電磁気学は、多くの問題を解決してくれるだろう。マクスウェルの理論によって与えられた波の伝播の法則は、おそらくエネルギーのない光の位相波に対しても有効であり、放射エネルギーの散乱は、結果として生じる光線(すなわち光量子の経路)の曲率によって説明されるだろう。スクリーンを通過することによる粒子速度の低下は、散乱によるX線周波数の低下に似ているかもしれない。
電磁量子力学を知っている今の私たちがこれを読むと、鋭いようなウスラトンカチのようなことをルイくん言うてるなーと感じてしまうところだと感じます。
予想とか予言というよりは ♪こんなこっといいなっ、でっきたらいいなっ♪ に近いものです。
できるわけですよ、ルイくんの予想とは少なからず違う次元において、ですが。
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続く段落も興味深いです。
光分散の説明はもっと難しい。古典的理論(電子理論を含む)は、放射線と原子との間の複雑な素反応によって生じるこの現象について、平均的な見方しか与えていない。屈折率の変化によって示される「共鳴」のようなものは、光の不連続性とはもはや両立しないように思われる。
「光分散ってなんやの~」という方は、ウィキペディアに当たってください説明めんどくさいし。
「共鳴」とか「共鳴波長」とかの用語が出てきます。19世紀後半に形になっていった理論です。
ルイくんはというと、光を粒子イメージで考えているので、「共鳴」とか「波長」といった連続波動の考え方では行き詰るしそれらはしょせん近似値でしかないと、いずれはっきりするであろうと述べているわけです。
他にも多くの疑問が残されている: ブラッグ吸収のメカニズムは?ブラッグ吸収のメカニズムは何か?原子が安定な状態から別の状態に移るときに何が起こるのか?弾性波の概念やデバイの比熱理論に、エネルギーの粒状構造をどのように導入できるだろうか?
「ブラッグ吸収」というのは、高校で物理を習った方なら習っていると思います。こんな図、教科書にあったのではないでしょうか。Ⅹ線を結晶にあてると、入斜角度によって反射の強さが劇的に変わるっていうアレ。
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それから「デバイの比熱理論」についても言及しているのは目端が利いててナイスないす。
これも語ると長くなるので省きますが、アインシュタインが彼の光量子説をエントロピー研究に応用することで大改革を起こした分野に、ドバイ…ではなくてピーター・デバイ(阿蘭陀人)がさらに磨きをかけたものであると思っていただければ、今はいいです。
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そして以下が、本節の最終段落です。
最後に、量子の関係は、定数hを定義する一種の仮定に過ぎず、その実際の意味はまったく解明されていないことを指摘しなければならない; しかし、量子の謎はこのユニークな点に集約されるようだ。
念押しします、本論文は前年1923年にルイくんが記した三つの論文(フランス語)それにここまで触れませんでしたがごく短い英語講演録があってそれをえげれその老舗物理学論文誌向けに一本の論文に仕上げたものです。
反響はというと… うーん1924年のソルベー会議(物理学者の一番えれーひとたちが毎年集まって議論するの)で講演したがったのだけど果たせずに終わったとかなんとか。つまりは当時の彼もその研究もこの程度の扱いだったようです。
次回で論文の最終節を見ていきましょう。つづく!