構造物理化学I (20171010) M: 以下は宮本のコメント
17s2001: 
$ \varepsilon = h \nu$ について, エネルギーが不連続性と成るのはなぜですか. M: 自然がそうなっているからとしか言いようがない. 残念ながら科学はその質問に答えられない.

17s2002: 
相対性理論では原子の構造や反応がわかる方法はないのか? M: 相対性理論を勉強すればいいのでは? // それぞれの理論が主に何を対象とするのか, 得意な守備範囲がある.

17s2003: 
物体から放出される振動数スペクトルは物体の性質に依存すると書いているが, 具体的にはどのような性質ですか? M: 現実の物体は完璧な黒体ではない. 放出されるモノは何か?

17s2004: 
量子仮説, プランクの法則ででてきた $ h$ について: 教科書で比例定数と出ているが よくわからなかった. M: そうですか. しかし, 質問になっていない. // 本気か? $ \varepsilon = h \nu$ という式を示されても分からないのか?

17s2005: 
プランクの法則で $ \e$ がでてきますが グラフの形に関連しているのですか? M: は? 数式に表われている記号で, 無関係なものがあるのか?

17s2006: 
光を分けて観測したと言っていたが, 光の強さはどのように測るのか? M: 現代では, パワーメータは熱エネルギーとして, 光子計数管では光子の数として, それぞれ測るが, 当時は何を使ったのだろう? はっ! 読書感想文(仮称)ネタ?

17s2007: 
光線の黒体輻射の強度が強くて, 赤外線の黒体輻射の強度が弱いのですか. M: 意味がわかりにくい, ここではもう ``光＝電磁波'' なのだが. 強度の分布については, 黒体輻射のスペクトルが示す通り. いったい何が疑問なのだろうか?

17s2008: 
古典物理学が浸透していた時代に量子力学や相対性理論が表われたのはどうしてなのか? 文明の発展も影響しているのか? M: そういう話をしていたつもりなのだが, 伝わっていないようで残念 (;_;) 教科書や参考書やその他の本を読めばいいのでは? はっ! 読書感想文(仮称)ネタ?

17s2009: 
鉄鋼は当時重要だったと言いましたが他の金属でなくなぜ鉄だったと思いますか. 加工しやすさ, 量と値段? M: 世界史は学ばなかったのか? 土器→青銅器→鉄 と, 人が使用する道具の材料は変遷してきた. 経済学的には, 材料として要求される性能とコストとのバランスだろう.

17s2010: 
昔に様々な研究者たちが考えた構造や法則はどのようにして正しいものだと証明されたのですか. 特に見えないものはどのように証明されたのでしょうか. M: 自然を記述する科学である以上, 最終的な審判は, 実験事実でしょう.

17s2011: 
20C 以降, 古典力学が発展したように今後も物理化学はさらに新しくなっていくと思いますか? また, まだ物理で説明できない自然現象は多く残っているのですか? M: 読書感想文(仮) ネタ? // A.C.クラークの法則 :-)

17s2012: 
光に赤や青がある理由はなぜですか. M: 本気ですか? // 赤の光と青の光は, 何が違うか?

17s2013: 
19C 末の物理や化学よりもっと前の時代からどのように古典力学がうまれたのか? M:  読書感想文(仮) ネタ?

17s2014: 
今後も新しい物理の分野が開拓されることはありますか? M: 私は預言者ではない. :-p // 17s2011 参照

17s2015: 
ノーベル賞などで様々な問題が解決されても, また新しい発見があるように, 新たな課題がいつかなくなるということはないのでしょうか. M: 17s2014 参照

17s2016: 
なぜプランクの法則は $ \DS \left( \frac{8 \pi h}{c^3} \frac{\nu^3 \d \nu}{\e^{h \nu / k_\text{B} T} - 1} \right)$ このような式になるのでしょうか. M: 初級よりはレベルの高い参考書を読めばいいのでは?

17s2017: 
物質を熱したときに発する輻射はイメージ的には放射線のようなものだと思ったのですが, 輻射と放射線は全くちがうものなのですか. M: 本気ですか? // 教科書 p.5 にも ``電熱器のヒーターを...'' と具体例が書いてあるので輻射が何であるかは経験的にわかっているだろうし, 一方で放射線が何であるかは基本的な科学知識だと思うのだが?

17s2018: 
黒体輻射はいろいろなことに応用されていることはわかりましたが, 今後はどのようなことに応用されると思いますか? M: 自分でいろいろと考えてみればいいのでは?

17s2019: 
レイリー・ジーンズの法則 $ \DS \d\rho(\nu,T) = \rho_\nu(T) \d\nu = \frac{8 \pi k_\text{B} T}{c^3} \nu^2 \d\nu$ は間違っている式でプランクの式が正しい式ということですか? M: 教科書の記述の, 何が理解できないのでしょうか?

17s2020: 
レイリー・ジーンズの法則でより高温になったときに赤外部外[原文ママ]で合う強度の範囲は同じになるか. M: 意味不明. // 自分で計算・作図してみればいいのでは?

17s2021: 
教科書 p.6 図1.1 の縦軸の一番下は絶対零度という考え方でいいのでしょうか? M: 自分で考えて分からないのはナゼか? // 縦軸と横軸は, それぞれ何か?

17s2022: 
高校物理の先生に「物理を勉強すると人が歩くという行為さえも波に感じる」と言われたことがあるのですが, もっと勉強すると感じとれるようになりますか? M: 私はその先生ではないので, 知りません. // 歩行が周期的な運動という意味か? 教科書 p.19 の例題1.6 の話か??

17s2023: 
輻射を担う振動子のエネルギーが連続的に取れると仮定するのが古典力学のルールであるがプランクは振動子のエネルギーはとびとびの値をとるという仮定をおいたとあるが, なぜそうなるかがわからない. 根拠を教えてほしい. M: ``そう'' が何を指すのか, わかりにくい. // 論理学的には仮定は自由にできるので...

17s2024: 
プランクの法則が適用できない場合はありますか? M: 論理的に自明では? // 前提が成り立たない場合. 黒体ではないか, 熱平衡状態ではない, など.

17s2025: 
レイリー・ジーンズの法則では輻射が紫外線領域に入るとなぜ古典物理学で説明することができないのかまだよくわかりませんでした. 具体的な説明が効きたいです. M: そうですか. しかし, 質問になっていません. // ちっとも抽象的な話ではないのだが? 教科書や複数の参考書を読んで考えてみればいかがか.

17s2026: 
光の色で温度を区別するということについて, 例えばプロジェクションマッピングは異なる光を連続して放出することで人々を魅了する, 芸術ともいえるものですが, 光を放出する際に温度も同様に変化し続けていると考えられるのでしょうか? M: いいえ. そんな非効率的な事をしなくても, ビデオディスプレイではもっとはるかに容易に望みの色の画像を表示しているでしょ.

17s2027: 
今まで古典物理学を学んできた身としては値が飛び飛びに出てくるというのはとても奇妙なものに思えますが, 当時の科学者の間ではどうだったんでしょうか. M: 古典物理学を修めた者の感覚は現代と共通か, 当時の科学者たちに聞けばいいのでは? :-p // 読書感想文(仮) ネタ?

17s2028: 
黒体輻射は鉄鋼の温度によって出る光のスペクトルが違う, という発見から, スペクトルを合わせることによって温度管理をする, ということをしようとしていたようですが, 不可視光のスペクトルはどのように当時は観測していたのですか? M: 17s2006 参照

17s2029: 
相対性理論や量子力学が古典物理学より先に確立していく可能性はあったのですか? M: 自然科学とはどういうものか・どうやって発展してきたかを考えれば......どうでしょう? // 読書感想文(仮) ネタ?

17s2030: 
現代では分子の存在は広く認められているが, 分子の存在が認められていなく, さらに原子の構造すら解明されていなかった当時は, 分子の存在を否定した人達は物体の構造をどのように解釈していたのでしょうか. M: その人達に聞けばいいのでは? :-p // 読書感想文(仮) のネタ?

17s2031: 
熱力学の話で「より効率よく生産できた方がよい, その方が多く製品をつくれた方が売れるからよい」という話をなさってるのを聞いて思ったことがあります. 最近の研究成果を見ていると, この発見のおかげでコストがさくげんできた などのものが多いように思えるのですが, 研究者はコストなど社会的経済的問題の解決を主たる目的としているのでしょうか? 私は発見することそのことに喜びを感じるので お金とかとくにきょうみないです. 先生はどうお考えですか? M: 昔から学術研究には資金提供者がいて, 研究者はパトロンの歓心を買う必要があった. 現代における資金提供者は, 科学に必ずしも詳しくない一般市民であることが多い. // 自分は化学合成実験がやりたくて進学したのであって数学や物理学を必要とする物理化学の勉強は不必要だ, 量子化学の必要性が分からない・何の役に立つのかが分からない (ので勉強したくない), という考えの学生も少なくないのでは? // 人によって色々な考え方, モチベーションがあっても良いのでは?

17s2032: 
エネルギーにはなぜ連続性があるんですか. M: 本気か? // (古典的な) 運動エネルギーやポテンシャルエネルギーを考えてみれば自明では?

17s2033: 
古典力学は 19C 末に, 量子力学は最近になって考えられたと言っていましたが, これで様々な現象は全て説明できるようになったのでしょうか. それともこれからまた新しい考え方などでてくるのでしょうか. M: 少し誤解の予感. ニュートンはいつの時代の人物か? // 17s2011 参照

17s2034: 
昔の物理化学に登場する人は外国人が多いが, 日本はその点で遅れていたのか. M: その時の日本は何時代?

17s2035: 
なぜ現代物理学である量子力学などは, 日本の中等教育では学ばず, 古典力学を多く学ぶのか. M: 学習指導要領の内容を決めている人に聞けばいいのでは?

17s2036: 
ウィーンの変位則とシュテファン・ボルツマンの定則[原文ママ], プランクの法則 考え方や式の違いは何ですか. M: 教科書 p.8 の下を読んで理解したのか?

17s2037: 
量子力学は古典力学とは全くの新しい考え方だということですか? M: 新しい物理理論は, 一定の成功を収めた古い理論を近似として内包しているはずだ.

17s2038: 
現代物理, 古典物理と物理学は分けられていますが, 現在, 最先端の研究では 古典物理学は使われていないのでしょうか? M: 適所適材. 17s2037 も参照

17s2039: 
現代は前よりも炉の技術などが向上し, 効率が上がったのですが, 現代でも 3 割程度しか利用できていないと聞いたことがあります. これ以上効率は上がるのでしょうか? M: 何の効率の話か? 熱機関については, カルノー効率の上限がある.

17s2040: 
授業は今日のように時代背景を説明しながら進めるのですか? M: あたりまえだが場合による. // 単なる知識の羅列よりも, ストーリーとしてとらえた方が学習効果は高い.

17s2041: 
量子力学で現在の物理・化学現象はどのくらい解明されたのか? M: どのくらいかを, どうやって測ればいいのか? // ``大海の浜辺で見つけた貝殻'' や ``巨人の背に乗る'' の, どちらも有名.

17s2042: 
今回の話について, 19 世紀末やそれ以前の学者達が今でも残るような方程式等を発見できたというのはやはり彼らが「天才」であったからなのでしょうか. M: 「天才」とは何か? // 初めてじゃなければ, 歴史に名が残らない.

17s2043: 
光の強度や振動数で温度を求めるとありましたが, 太陽や鉄を生産する過程では光を見ることができますが, 地殻や域星[原文ママ]の内部など, 目視できないものの光の強度はどのように測定しているのでしょうか? M: ``視る'' とは, どういう行為か? 視ることができないものからの光を検出する・観測するとは, どういうことか?

17s2044: 
プランクの法則に限らず, 法則の導出は地道に計算して修正をくりかえして発見するしかないのでしょうか? M: 別に, いろんなやり方があってよいと思いますけど?

17s2045: 
[白紙] M: 質問が書かれていない.

17s2046: 
太陽の表面温度は黒体輻射を用いることで測定できると言ってましたが, 太陽の内部温度はどのように測定するのでしょうか? M: 私は知りません. 調べてわかったら, 教えてくださいネ // ここまで質問が具体的ならば, その分野の専門家に聞いたり専門書を見たりすればいいのでは?

17s2047: 
古典物理学では説明できないことがあっても量子力学は大学からでしか教わらないのですか. M: 自分の経験ではどうだったのか? // 日本の学校教育が学習指導要領に基づいて行われるというだけであって, 興味があれば, 中学生・高校生であっても, 自分で勉強すればいいのでは?

17s2048: 
現代でも法則は分かっているけどなぜそうなるか分かっていないことがあると思いますが そのようなことを解明するためにどのような点に注意して学習すれば良いですか. M: 本講義では, それを少しは実践しているつもりなのだが.

17s2049: 
「光は波と粒子の性質を合わせもつ」と高校での物理の授業で学びました. そこで, 光が波としての性質をもつなら, 現代物理学では何を媒体として振動していると考えられているのでしょうか? M: 別に, (古典的な) 電磁気学で考えればいいのでは?

17s2050: 
結局, レイリー・ジーンズの法則の曲線は 予想であり, 実証はされていないという認識でいいのですか. M: 自分で判断できないのはナゼか? // 微妙にビミョーに誤解している予感, それとも語感がズレてる?

17s2051: 
プランクの法則で使われている $ \nu$ は当時正確にはかれていたのか, それとも推測なのでしょうか. M: 高校物理で, 回折格子やニュートンリングの干渉縞から光の波長を求めたのでは?

17s2052: 
今存在するエーテルの名前の由来は第 5 元素といわれていたエーテルとは同じものなんですか? M: 名付けた人に聞けばいいのでは? :-p

16s2002: 
プランクは当時, 振動子のエネルギーはとびとびの値であり, 振動数の整数倍に比例しなければならないと仮定したが, 現在では, そのことは実験的に証明されているのですか. M: 古典力学では説明できない実験事実は他にもあり, それらも量子化されたエネルギーの考えで説明できた.

16s2007: 
強度を $ \rho$ と考える, とありましたが, どのような関わりがあるのですか. M: 意味不明. 何と何との関係の話か?

16s2009: 
マッカーリ&サイモン 物理化学 上 の 87 ページの, 「 $ \DS e \psi^*(x)\psi(x)$ を電荷密度, $ \DS e \psi^*(x)\psi(x) \d x$ を $ x$ と $ x + \d x$ の間にある電気量」としたシュレーディンガーの論理的難点とは何か. M: 電荷は連続量か?

16s2014: 
日本では中等教育では古典物理学しか習わないとおっしゃっていたが, 中等教育から量子力学等を習っている国はあるのか. あるとしたら, なぜ日本では習わないのか. M: 他国の教育事情は知らないが, 日本の社会における反知性主義的な傾向は残念だ.

16s2022: 
科学の発展には国どうしの争いは必要だと思いますか. もし, 争いがなければ, 科学の発展は無かったのですか. M: 様々な争いが科学の発展に寄与したという歴史的事実は否定できないでしょう. しかし争いがなくても, 科学的な探求心による発展はあるでしょう.

16s2026: 
プランクが黒体輻射の実測に合う式を発見したが, レイリー・ジーンズの法則は低振動数領域で用いられるのか. M: 正解が既知で, しかもさほど難しいものでもないのに?

16s2028: 
複数人の名前が冠されている法則は共同で発表されたものなのか? M: 色々では?

16s2032: 
「経験則」という言葉が出てきましたが, 例えば経験則を証明の中で使うことは可能ですか? M: 論理学を勉強すれば? // 別の定理などから演繹されたものではないのだが?

16s2035: 
どうして図1.1 のような曲線になるのか. M: 17s2016 参照

16s2037: 
プランクの仮定 (教科書 p.7, l.4〜) において出された式 (1.2) は波として考えられていましたが, 光子そのもので考えることはできないのですか. M: は? 光子と仮定しているのでは?

16s2039: 
波長と温度と強度が関係しているグラフが出てきたが, 強度の値はどのようにして算出できるのか. M:  $ \rho \d\nu$ の単位が J m$ ^{-3}$ と, 教科書 p.5 に記載されている. 17s2006 も参照

16s2043: 
物理学者に残されたことは正度[原文ママ]をあげるだけだとありましたが, その前にすべての物理量が表されることが可能であったのならば, 必要なかったのではないですか. M: 話の流れや意味を誤解してるのでは?

16s2044: 
自然界ではあらゆる数値が連続的な関数で求められたが今回学んだ黒体輻射のように不連続な関数に違和感をもつことは間違っているのか. M: 17s2027 参照

16s2048: 
黒体は全ての振動数を吸収・放出する理想的な物体とあるが, 全ての振動数を吸収・放出することはどのような点で理想なのでしょうか. M: 理想の反対で, 現実は?

16s2049: 
教科書 p.6 の図1.1 の縦軸に 強度/任意の単位 と書かれていますが, 光の強度の単位は具体的にどんなものがあるのですか? また, 任意の単位という具体的な表し方をしないのは何か理由があるのですか? M: 17s2006 や 16s2039 のコメントも参照 // この場面で具体的な値に意味はないとき, 簡単のため, などかな.

16s2052: 
プランクの式を使うと, 炎色反応で見られる色を計算から求められますか. M: 本気か? 元素によって色が違うのは, 温度の違いなのか??

15s3005: 
量子力学における波動とは何か? M: 物質波(?)

15s3007: 
図1.1 を用いていろいろと説明してもらいましたが, 縦軸の単位は何によって決定するんですか? また, なぜ単位を固定されていないのか. M: 16s2049 参照

15s3014: 
黒体は黒くみえるのではないのでしょうか. p.5 にすべての振動数を吸収・放出するとありますが, 放出していたら黒く見えないのでは? M: 黒 (または白) は, 特定の振動数を選り好みしないという意味.

15s3025: 
図1.1 でレイリー・ジョーンズ[原文ママ]の法則の曲線は 1 つしかありませんでしたが, 温度によって複数存在するものではないのですか? M: 自分でプロットしてみればいいのでは?

15s3028: 
なぜエネルギーは連続性があると考えられていたのか? M: 17s2032 参照

15s3039: 
現在だとミクロについての量子化学だが初めはミクロじゃなくてもなぜこの概論が出来たのか. M: 意味不明. ``この概論'' とは?

15s3041+: 
今の量子論では足りないことはないのか? また, 足りなくなるとしたらどのへんなのか 中性子, 陽子よりも小さなところ? M: 普通の量子力学は非相対論的なので.


rmiya, 2018-01-22