物質理工学演習 BII (2004-01-14) \M 以下は回答・返答 (解答ではない)

\Q{02s2001} 電子場とはどのようなものですか ?
\M 「電子場」って何ですか ? 私もわかりません。

\Q{02s2003} Pauli の排他原理に反することはできないのですか ?
\M フェルミ粒子にはできません, しかしボーズ粒子ならその限りではありませんが。 そこで超伝導電子は ......

\Q{02s2005} 先生は, 個人の意識というものはなく, 一つの大きな意識だけが あるのだと言われ, 「あなたは, 私の夢だ」と言われたら, どう答えますか ?
\M 荘子の胡蝶の夢ですか ? 思想・宗教としてはアリかもしれませんが, 他人に押し付けないでくださいね。検証不可能ですから科学ではありませんね。

\Q{02s2006} 直交関係 ∫ψ^*.ψdτ=0 という関係は, どんな関類 [ママ] にも用いることができるのですか ?
\M 関数の直交関係についての質問だと思いますが, それが定義です。

\Q{02s2008} 1 つの電子を 1 つの箱に入れると電子は波のように広がりをもって 存在していて, 板を入れると波は 2 つにわかれるが, そのわかれた波は, 一つの電子が半分にわかれるのではなく, 左右に 50%, 50% の確率で電子がある, いわゆる電子の波は確率であると本でよんだのですが, 箱を板でわけた時に, 一瞬でわけた左右の箱を遠くへ持っていった時にも, 確率は変わらないのでしょうか。
\M それが量子力学です。ちなみに「一瞬で」はムリですが。

\Q{02s2009} [白紙]

\Q{02s2010} 光が粒子性をもつことはわかるが, 見てわかる形で光量子は 検出されているのか。
\M 視物質 (レチナール分子) が光化学反応をして視神経を刺激した, という形で 見ているのでは ? あるいは教科書の最初の方に書いてある光電効果で, 出てくる電子が 三つ四つ, 二つ三つなど, ...... と。

\Q{02s2011} 電子がきどうにはいるとどうなるんですか ?
\M 自由電子に比べて, 運動やエネルギーに制限を受けることになるでしょう。

\Q{02s2012} 先生はなぜ量子化学に興味をもたれたんですか。
\M 高校レベルでの化学は 「個別の化合物の性質の暗記」や「ツマンナイ濃度計算」 などばっかりでした。 それに比べれば原子軌道は, 簡単な整数で周期表の元素の並びが説明できるのが, 「ウツクシイ」と思いました。 また物質の性質は電子の挙動として原理的に説明できることに興味を持ちました。 こういう「モノの仕組み」をブラックボックスに押し込めてしまって, この物質の性質はこういうものだと天下り的に与えられたものを 暗記するのは嫌いです。

\Q{02s2016} 携帯のバッテリーの劣化はどうすれば防げますか ?
\M 祇園精舎の鐘の音, 諸行無常の響きあり。 沙羅双樹の花の色, 盛者必衰の理をあらわす。

\Q{02s2017} シャトルを飛ばすにはどのくらいのエネルギーが必要なのか ?
\M NASA のスペースシャトルのことですか ? オービターのスペックがわかれば, それを軌道上に打ち上げ (位置エネルギー) 第一宇宙速度を持って飛ばす (運動エネルギー) ために, 必要な最低のエネルギーは概算できるのでは ないでしょうか。 実はロケット推進の場合には, 燃料や酸化剤もかかえて飛ばなくちゃならないので, もう少し複雑になると思いますが。

\Q{02s2021} Fermi 粒子や Bose 粒子はスピンが 1/2 らしいのですが, スピンが, 1/2 というのはどういうことなんですか ?
\M Bose 粒子のスピンは 1/2 ではありませんよ。 磁気モーメントを持つとか, 磁場中でエネルギー準位が二つに分裂するとか, その辺に書いてありませんでしたか ?

\Q{02s2022} 電子がエネルギーによって軌道が変わる, また, 軌道と軌道の間に 電子は存在できない (安定しない ?) とあるが, 軌道が変わるとき, どのようにして 電子は別の軌道にうつるのですか ? 間に存在できないのであれば, 間を通過し, うつることはできないのでは ? もしくは, 存在できないという言葉の意味を私が まちがえてとらえているだけのことなのでしょうか ?
\M 「間を通過し, うつる」のとは違う移り方をするということでしょう。

\Q{02s2023} 今日は特にないです。

\Q{02s2024} 自分が冬休みに読んた [ママ] 本には, 量子力学の 解釈問題について述べられていたが, またその解釈もいろいろあるそうですが, この解釈なくしては量子力学は成り立たなくなってしまうのですか ?
\M それなりの解釈がなければ理論は作れません。 量子力学の場合も解釈が無いわけじゃなくて, コペンハーゲン解釈が主流でしょう。

\Q{02s2029} 電子の質量など小さいものはどのように計測しているのでしょうか。
\M 原子・分子レベルなら, 質量分析器 (磁界偏向型, 飛行時間型, 四重極型 など)。 電子自身の質量の測定も原理は同じかな。

\Q{02s2031} 現在宇宙を構成している粒子はどれくらいあるのか わかっているのでしょうか ?
\M 宇宙の全質量もわかっていないくらいだから, わかってないんじゃないかな。

\Q{02s2037} 今日の授業で扱った問題 3 について。自分も同じような間違え方を したのですが, 解法としての考え方自体は間違っていませんよね ? それとも根本的に違うのですか ? 必死になって考えましたが, あの手法しか見出せませんでした。
\M ひとつのやり方としては, アリでしょう。 もちろんそれは, 他の方法がある可能性を否定するものではありません。 なお黒板で解答してくれた解答例については, 積分範囲に注意しましょう。

\Q{02s2038} ニャウリンガルやバウリンガルはどのようなしくみで犬や猫の言葉を 翻訳しているのでしょうか。赤ちゃんの言葉を翻訳する機械を作ることも 可能でしょうか。
\M ヒトの自然言語の機械翻訳でさえままならないのに, それより遥かに低い精度で 赤ちゃんの言葉をたった数種類のフレーズに類別したり, 誤訳したりした場合の, 影響の大きさはいかほどでしょうか ?

\Q{02s2039} H^+ は中性子 1 個しかもたず, 電気的に中性であるはずなのに, なぜ水の電気分解の際, 陰極側から発生するのか ?
\M 事実認識に誤りがあると思われるので, ナンセンスな質問です。

\Q{02s2043} 量子化学を勉強するには, どの程度, 線形代数の知識が必要に なるのでしょうか ?
\M 多すぎても, 邪魔で困ることはないでしょう。 でも永年行列式くらいは知らないと困るかも。ま, これから勉強すれば 良いだけですが。

\Q{02s2044} 光速度不変の原理があるが, 水の中で光速度が遅くなるのに 矛盾があるのでは ?
\M その原理の理解に誤りがあるのでは ?

\Q{02s2045} なぜ実験, 研究はアトムはやらないんですか ? アトムはもう完了してるんですか。またおもしろくないのですか ?
\M 原子の場合には, 研究者が工夫する余地がほとんど無く, ただその物を測るだけ。 そしてこれについては著名で古典的な教科書が出ているんじゃないかな。 それよりも, 分子の種類や組み合わせの多様性や, 摂動としての化学修飾などの工夫の余地がたくさんありそうで, いろいろと面白そうです。

\Q{02s2047} 先生は光としての電子のエネルギーについて不思議に思われている ことはありますか ? あるならどのようなことでしょうか ?
\M 質問の主旨がよくわかりません。なにか疑問があるのですか ?

\Q{02s2049} ボーアはどうやって水素の最低エネルギーの軌道半径, ボーア半径を 導いたのですか ?
\M 普通の導き方は教科書に出ていると思いますが, それじゃぁダメですか ? ボーア本人の考えを知りたければ, 今となっては論文を読むしかないですね。 岩波文庫に収録されていないかな ?

\Q{02s2051} 読書感想文についてのコメントは渡すのですか ?
\M (一般には) いいえ。

\Q{02s2056} どうしてひとつの電子状態にはひとつしか電子が入れないのか
\M 実在のモノだから。実在する二つの物体は同時に同一の空間を占めることが できないのは直感的にわかると思いますが。

\Q{02s2063} 携帯電話でモーターを振動させるため, モーターの重心をずらしたり しているんですか。もしそうならどうやって。
\M 回転軸が重心を通っていないという, そのまんまなんですが。

\Q{02s2071} 光子には質量も電荷もないのに, どうして運動エネルギーが 存在するのか ?
\M 確かにエネルギーは持ってるけど, それは「運動エネルギー」じゃないと思うぞ。

\Q{02s2074} 多体問題はどうして厳密な解析解を求める事ができないのですか。
\M (特殊な例を除いて) 変数分離などの操作で一体問題に還元できないから。 イメージ的には ... ってここで説明するのはムリ。 「多体問題」をキーワードに自分で調べて下さい。

\Q{02s2076} この世界で, 時間経過 t は無限の値を取りうると思うのですが, t が無限ということは, t の関数である速度 v も無限の値を取りうる。 計算式の上でしか考えられないことですが, 無限の速度というものは, どのようなイメージなのでしょう。
\M 前段の文の意味がわからない。「無限の値を取りうる」とは値が無限大なのか, 無限個の値を取るということなのか。そもそも v は t について単調増加の 関数じゃないし。後段の「無限の速度」とは速度の大きさが無限大という意味かな。 もしそうなら古典力学では光速度は無限大だと考えていたのではないでしょうか。

\Q{02s2078} 食塩などを水に溶解させるとき, もやもやした もの (シュリーレン現象) が見られるが, 熱の移動の時に見られるもやもやした ものの原理は, 同じことなのでしょうか ?
\M 「シュリーレン現象」という名称は初耳です。溶液の屈折率の違いで見えるものの ことでしょうか。ところで「熱の移動」と言っても大ざっぱすぎて, わかりません。 媒体が固体・液体・気体だったり, 伝わり方が放射・伝導・対流だったりと いろいろあるのでは ?

\Q{02s2079} 列車などは, より速く走るために, 流体力学的に先頭部を細くして いると思うのですが, 他にはどのような工夫がされているのですか。
\M 車体を軽くしたり, 路線から急カーブを無くしたり, 線路の継ぎ目を無くしたり, JR 新幹線でも色々やっていると思いますが。

\Q{02s2082} パラドックスが生じるとされる理論は正しくないということなんですか ?
\M 理論が間違っているか, パラドックスが間違っているか (ちっともパラドックス じゃない) かの, どちらかでしょう。

\Q{00s2024} [白紙]

\Q{01s2072} 今, クローン携帯電話のことが問題になっていますが携帯のしくみさえ 知っていれば, 誰でも作ることが可能なんですか ?
\M 原理を知っていることと, それを実装できることとの間には, 大きな隔たりが あります。あなたも実験で, テキスト通りにやったつもりでも, なかなか期待通りに いかなかったでしょ。