物質理工学演習 BII (2004-01-28) \M 以下は回答・返答 (解答ではない)

\Q{02s2001} 量子力学の解釈問題が解決することによって新たに発展する分野はありますか ?
\M あり得ないとは言えない。

\Q{02s2003} もし, 一定空間内の原子や分子を一つ一つ全て取り除いたとしたらどうなるのでしょうか ?
\M マクスウェルの悪魔の親戚に聞いてください :-)

\Q{02s2005} 人の心を量子論で現せることができるようになると思いますか ?
\M 確固たる信念 (粒子性 ?) や揺れ動く乙女心 (波動性 ?) の両方があるからですか ?

\Q{02s2006} H₂⁺, H₂^- は自然界でどのように存在しているのですか ? またどのような事に利用されているのですか ?
\M 水素分子自体が反応に関与する例は, あまりないような気がします。しかし水素化分解による石油の改質などの時に, 固体触媒上でそのような構造の分子が生じ, 反応に寄与しているかもしれませんね (勝手な想像・放言)。

\Q{02s2008} 軌道の形を図示するとは何ですか ?
\M まずは宣伝編: こんなこと (分子軌道法)とか, こんなこと (f-軌道)とか, こんなかんじ (銅錯体)。
他には: ここの Chap. 5, 6, 7 あたりはどうでしょう。
あるいは中嶋先生の本「現代量子化学の基礎」の pp 151, 161, 193 などはいかがでしょうか (Web ページの参考図書)。

\Q{02s2010} 電子の波動性は多くの粒子の場合に表われる性質であるが, 光の粒子性はそのような条件というものがあるのか。
\M 質問の前段からしておかしい。一個の電子であっても波動性を示します。電子常磁性共鳴/電子スピン共鳴における超微細相互作用を考えてみましょう。分子全体で一個の不対電子があるときに, 各原子上に, この原子上には 0.x 個であそこの原子上には 0.y 個のスピンが存在するというように *観測* されます。分割不可能な粒子のはずがそういう振舞いをするということは, 電子の波動性にほかなりません。
一方, 光の粒子性の場合については, 光電子増倍管や写真乾板や眼球中での光検出などの反応はどうでしょうか。

\Q{02s2013} 先生の好きな食べ物と嫌いな食べ物は何ですか。
\M 好きな食べ物は, 美味しい物。嫌いなものは覚えていてもうれしくないので, 記憶にありません/よくわかりません。

\Q{02s2016} もし, 量子力学・量子化学の分野で実験をするならどんなことをやりますか ?
\M 量子力学・量子化学は物質科学に於ける道具です。固体物理や有機化学のような研究対象による分類/分野とは別に, 何らかの分野として存在するわけではありません。

\Q{02s2017} 量子力学の分野で最も進んでいるのは ?
\M 「進んでいる」の定義によると思われます。

\Q{02s2021} ブラックホールの中身はどうなっているんですか ?
\M ブラックホールを特徴づける物理量は, 質量・電荷・角運動量だけだそうです。しかし中身については, 観測した人はいないのでわからない ?

\Q{02s2022} 電子は電子のみで長時間存在することができるのですか ? (周囲に何もないとすると。)
\M 有力な統一理論によれば陽子にも寿命があって, いつかは崩壊するとのことです。カミオカンデは, 陽子崩壊を検出することを目的に建設されましたね。ということで電子にも寿命があり > 6.4 × 10²⁴ 年だそうです。

\Q{02s2024} 蛍光灯と, プラズマテレビは原理が同じだと聞きました。どちらも長時間使うと熱を持つので, プラズマテレビにはこわれるのを防止するために, ファンなどが付いていて, 冷やしているようなのですが, 蛍光灯はそういう対策はされているのですか ?
\M 卓上の電気スタンド (蛍光灯式) などをさわってみてはいかがでしょうか。結果を教えてくださいね。

\Q{02s2029} [白紙]

\Q{02s2031} 先生は「多世界解釈」で考えたとき, 宇宙のはじまりはどういうものだと思いますか ?
\M 現実に起こったことは, 解釈のいかんに関わらず, 事実ですよ。

\Q{02s2037} 私の父の首の辺りには, 手術によってチタン合金板・ナットが埋められています。ごく微量であれ, 血液中に溶け出すということはありませんか ? 心配です。
\M 「～～でない」という主張をすることは, 科学的には困難です。せいぜい「～～とは言えない」程度です。さてそういう訳で「チタン合金が体液中に溶け出さない」とは言えません。しかし「溶け出すとは言えない (検出限界以下である)」や「人体に有害であるとは言えない (動物実験や臨床試験の結果)」ということで, 医療器具として使われることになったのだと考えられます。それから, 使用しない場合のリスク・QOL (quality of life, 生活の質) の低下と勘案の上で, 使用することにメリットがあると判断されたのだと思われます。そういったリスク評価は重要です。

\Q{02s2038} ウルトラマンのスペシウム光線をどのように思われますか。
\M コンピュータグラフィクスやデジタル画像合成技術のなかった 1960 年代には, 撮影したフィルムを引っ掻いて傷をつけることで, スペシウム光線を表現したのだそうです。さすが世界一の特撮集団・円谷プロダクションですね。

\Q{02s2039} Schr\"odinger 方程式の $-\frac{\hbar^2}{2m}\frac{d^2}{dx^2}$ の符号について, なぜマイナスになるんですか ? プラスではだめなんですか ?
\M 物理量 $\frac{p^2}{2m}$ で, 運動量 $p$ を対応する演算子 $\frac{\hbar}{i}\frac{d^2}{dx^2}$ に置き換えて, 演算子を作ります。

\Q{02s2043} 毎回, 30 個以上の質問に答えるのは, 途中で嫌にならなかったのですか。
\M お気遣いいただきまして, ありがとうございます。こういう演習を実施している私を, みなさんはどう評価していらっしゃるのでしょうね。

\Q{02s2044} ブラックホールから抜け出す手段はないのか ?
\M 車イスの科学者として有名なホーキングによれば, ブラックホールと言えども完全にブラックなのではなく, エネルギーを放出しつつ質量を減らし, 蒸発するのだとか。あるいは, 事象の地平線は空間的な不連続点ではないので, 無限の時間をかければブラックホールから脱出することも可能なのか ? その前に宇宙の寿命が尽きるが。

\Q{02s2045} イオン化傾向の値の傾向はしっていますが, どのような計算ででているのですか ?
\M 第ゼロ次近似としては, 水素類似原子を考えましょう。ただし中心の核の電荷は内殻電子によって適宜遮蔽されているとして, クープマンスの定理で考える。より尤もらしいのは, 中性の原子の基底状態とカチオンの状態とのエネルギー差。

\Q{02s2047} 先生は何についての研究をしているのですか ?
\M とりあえずはこちらをどうぞ。もちろん直接聞きに来るのも可です。

\Q{02s2049} 今, 人間は原子をどこまで見ることができるのですか ? (例: 核が見れる, 電子雲が見えるなど)
\M X 線回折は電子による散乱だし, 中性子回折は核による散乱だから, 例として挙げた核も電子雲も見えていると言えるかもしれない。ただしこれは原子が規則正しく並んだ結晶なので, 多数の原子の平均の姿です。個別の原子については, STM のトンネル電流で見ているのは, やはり電子雲かな。

\Q{02s2051} 先生は, 今までの授業でどんな感想をもたれましたか ?
\M 「なぜみんなだまーっているんだろうか ? わからなければ聞けばいいのに。」

\Q{02s2056} ヒュッケル分子軌道法を使って何がわかるのですか
\M 分子軌道からわかること全て。分子の性質。

\Q{02s2063} プラズマテレビには紫外線を当てると発光する物質で赤, 青, 黄が使われていますが, それ以外の色に発光する物質も存在するんですか。
\M 画面表示部に使われている蛍光体は RGB (赤緑青) ですが。それはさておき, もちろん物質ごとに固有の蛍光を発し, あるいは発しない性質があります。

\Q{02s2066} 物体が二分割される時の分子の様子はどのようになっているのですか ?
\M ゴムだったら高分子鎖が切れることもあるでしょうし, ナフタレンの塊 (タンスの防虫剤) なら分子間力で凝集していた隣の分子と離れることになるのでしょう。その物体がどういう物質でできていて, その構成要素 (原子・分子・イオン) がどういう作用で固体で存在しているのかを考えてみましょう。

\Q{02s2071} 映画に出てくる近代兵器やハイテクマシンは, 映画の中でメカニズムなどが語られているが, 現実の世界ではやはり作ることは不可能なのか ? それとも, 映画みたいにアメリカなどでは, 秘密裏に作られていたりするのか ? 先生はどう思われますか ?
\M 冷戦時代ならいざ知らず, アメリカの一人勝ちの世界ですから, 多大なコストを費やして密かに開発する意味は, あまりないと思います。

\Q{02s2074} 将来, 強力な磁石ができたとして, 酸素や窒素のような空気でも磁性の有・無によって分離できたりするのでしょうか ?
\M マクスウェルの悪魔の親戚に聞いてください :-p

\Q{02s2076} 音楽を聞き, 人が「心地よい」と思うのは何が原因か。
\M その音楽を聞くことにより分泌される物質が, 脳内で快楽中枢を刺激するのでしょうか。

\Q{02s2078} 未来のデザインというのはなぜ流線型の形が多いのでしょう。
\M 社会の流れと切り離しては考えられないのでしょう。ギリシャやローマの古典・ロマネスク・バロック・ロココの時代から, 産業革命を経た近代工業化社会になると, 金属やガラスによる凹凸の無いなめらかで直線的なモダンなデザインが表われました。当時の人たちは, そこに新しさや未来への希望などを感じ取ったのでしょう。現代ではポストモダンと称して, そういう無機質なものではなくて懐古的な要素を取り入れたデザインが出てきています。デザインの世界でも歴史は繰り返すというべきか。ガウディの建築などが見直されて人気があるようですしね。
でも現代に於いて「未来のデザイン」というのは, 必ずしも無機質なモダン風なものの延長ではないと思いますよ。公害問題・環境問題や先端科学と人類社会や倫理との解離などのように, 科学万能の信仰が破れ, 未来は必ずしも薔薇色ではないというのが実感ではないでしょうか (悲しいけど)。そんな時代の空気を捕らえたサイバーパンクが描く未来が, 出現当時は新奇なものでしかありませんでしたが, 今では多くの現代人が思い描く未来像なのではないでしょうか。

\Q{02s2079} 思いつきません。

\Q{02s2082} 先生, 髪切りましたね ?
\M 私でなくて床屋さんが切りました。

\Q{00s2024} 量子化学の分野で, 人間や動物のエネルギーを説明することはできますか ?
\M この場合の「エネルギー」って何のつもりですか ? 生体内での化学的な活動に必要なエネルギーは ATP として蓄えられ, これが ADP に変化するときに取り出されて使われることは, 良く知られた化学的過程だと思います。 ATP からリン酸基が解離するにあたって, その化学結合が切れるわけで, こういうことを取り扱うのは量子化学ということになりますが, そう思いませんか ?

\Q{01s2072} [白紙]