量子物理学の歴史的展開における「場の量子論」の理論的意義

光と物質の異質性 — 量子化に関する異なる二種類の理論展開の道筋
「光」に関する量子物理学的理論の代表例は、「光のエネルギーEがプランク定数hに振動数νをかけたものになる」というアインシュタインの光量子論(1905)である。同理論において、光は波長λ・振動数νといった「波動性」とともに、そのエネルギー量に関してE=hνという「粒子性」を持つこととされた。
 これに対して、「物質」に関する量子物理学的理論の代表例は、「物質のエネルギーはエネルギー量子ε=hνの整数倍に限定される」というプランクのエネルギー量子論(1900)、ボーアの量子論(原子構造論、1913)、ルイ・ド・ブロイの物質波理論(物質波の波長λはプランク定数hを粒子の運動量Pで割ったものになる、1924)、ハイゼンベルクの行列力学(1925)、シュレディンガーの波動力学(1926)などである。
 このように、20世紀初頭から1920年代半ばまで、「光」に関する量子物理学的理論と「物質」に関する量子物理学的理論は、20世紀初頭から1920年代半ばまでは基本的には異なる道筋の上に展開されていた。すなわち、「光」(光波)と「物質」は、本質的に異なる2つの物理的存在として、それぞれ異なる理論的体系において取り扱われていた。
 
「場の量子論」の第一の歴史的意義 — 「量子場」の「量子化」による光と物質の理論的統一
 「光」と「物質」に関する統一理論的取り扱いは、ルイ・ド・ブロイの物質波理論における「光波も物質波もともにλ=h/Pを満たす」という先駆的な理論的想定をさらに推し進めた「場の量子論」によって実現された。「場の量子論」(quantum field theory)という理論の第一の意義は、「光」と「物質」を同一の理論的枠組みのもとで統一的に取り扱うことを可能にしたことにある。
 「光」と「物質」に関する統一理論的取り扱いは、「場の量子論」では下記のような二つのステップからなる。

 
第一ステップ — 光を電磁場として、物質を物質場として、光も物質もともに「量子場」として位置づけること
第二ステップ — 「量子場」を「量子化」すること
 

「量子場」は、連続性・非局所性を特徴とする物理的存在であり、ニュートン力学的対象としての「波動」が持つ特徴的性格としての波動性を持つ。また「量子場」を「量子化」した結果として、最終的には観測結果における非連続性・局所性、すなわち、ニュートン力学的対象としての「物質」が持つ特徴的性格としての粒子性が得られる。
 こうした意味において、「場の量子論」は、「波動性」と「粒子性」という二つの対立的理論要素を統一的に取り扱う量子論的理論体系である。

「場の量子論」の第二の歴史的意義(?) — 「重力場」の量子化による光、物質、重力の理論的統一
ニュートン力学的体系においては、重力が「遠隔作用力」として一般的には理解されている。これに対して一般相対性理論では、重力は「重力場」として捉えられている。
電磁場および物質場が量子化できるのであれば、重力場も量子化可能と考えるのが当然の帰結である。
 しかしながら重力場の量子化、すなわち、重力場の量子論は、「重力子」(重力の量子)に関する実験的検証がないこともあり、現在のところその正当性が広く認知されているわけではない。
 とはいえ、そうした実験的検証が将来的になされれば、下記の図で示したように、光、物質、重力などといった基本的物理的存在すべてが「量子場」として同種のものとなり、「場の量子論」という理論的形式のもとに統一理論的に取り扱われることになる。

参考図 量子物理学の歴史的形成に関する科学史的描像
「場の量子論」(量子場を対象とする量子物理学)による電磁場・物質場・重力場の統一理論的取り扱い

[注1] 19世紀における基本的物理的存在としては、上記以外に「電気(電荷)」および「磁気(磁石)」がある。
 Maxwell電磁気学により、「電気(電荷)」および「電気力(クーロン力)」、「磁気(磁石)」および「磁力」は、「光」とともに同一理論のもとで統一的に取り扱われるようになった。すなわち、光は「電磁場の変化=振動を伝搬する波動」として、電場と磁場はそれらの変動が互いに密接に連関する電磁場として、電気力・磁気力は電場・磁場が電荷・磁気にそれぞれ及ぼす力として統一的に取り扱われる。
 なおMaxwell方程式の通常の形では電場E、電束密度D、磁束密度B、磁場Hなどが一次的存在物である。しかしながら電磁ポテンシャル(電気スカラーポテンシャルφと磁気ベクトルポテンシャルA)を用いてMaxwell方程式を書き直した方程式を基本的なものとすれば、電磁ポテンシャルが一次的存在物となる。

[注2] 物質に働く重力(F)ではなく、空間における重力ポテンシャルを一次的物理存在とする場合には、上図とは異なり、非相対論的な重力場(ニュートン重力場)が基本的=一次的物理描像となり、物質に働く重力(F)は重力ポテンシャルの微分から得られる派生的=二次的存在という位置付けとなる。
 しかしながら、非相対論的な重力場(ニュートン重力場)は19世紀物理学者に広く受け入れられた一次的描像とは言えない。

[注3] 電磁場の量子論では、電磁場は光子の集合体となる。また電場・磁場ともに、注1で論じたのと同じく、電磁ポテンシャルからの二次的=派生的存在として位置付けることができる。

カテゴリー: 物理学, 科学的自然像 | コメントする

Supplement to the fourth, fifth, and sixth editions of the Encyclopaedia Britannica with Preliminary Dissertations on The History of The Sciences, Vol.6, 1824

Supplement to the fourth, fifth, and sixth editions of the Encyclopaedia Britannica, 全6巻本のダウンロード先(archive.org)のURLの案内としては下記が有用である。

 

Supplement to the fourth, fifth, and sixth editions of the Encyclopaedia Britannicanについては、下記の紹介が有用である。

 
カテゴリー: 文献案内, 科学史一般, 電子図書館 | コメントする

現象・構造の決定に関する協働的関係-法則「決定」論 および条件「決定」論の一面性

現実の現象や構造を規定・決定しているのは、法則と条件の二つである。

「法則(普遍性)が現実の現象や構造を規定・決定している」と考える法則「決定」論も、「条件(個別性)が現実の現象や構造を規定・決定している」と考える条件「決定」論も、どちらも一面的である。

「法則」+「存在条件」(初期条件・境界条件など)→「現象」や「現象的構造」の予測・説明

ex.1 虹
虹の現象的構造
1.虹が太陽の見える向きとは反対側に見えること(虹が太陽を背にして見えること)
2.虹が「7色」からなるアーチ型で見えること(赤色が外側で、赤色→橙色→黄色→緑色→青色→藍色→紫色という順となり、紫色が最も内側にあるということ)
3.太陽の高度によって虹の大きさが変化すること(太陽の高度が高いと小さな虹しか見えない。太陽の高度が低い方がより大きな虹が見える。)
 
虹の現象的構造の成立に関わる諸条件・諸法則
虹は、人間の眼に対して、太陽から42度の角度にある水滴を通り屈折・反射した光が人間の眼に届くことで成立する現象であるが、上記のような現象的構造の成立には、下記のような諸条件・諸法則が関係している。

要因1.普遍的法則・普遍的構造

  1. 光の屈折「法則」
  2. 光の反射「法則」
  3. 光の屈折率が波長(振動数)によって異なっていること
 

要因2.存在条件

  1. 晴天であること-空気中の水滴(水分の粒)に太陽光が差し込むことが必要
  2. 大気中の水滴が「球形」であること
  3. 大気中の水滴の密度が一定の範囲内であること(密度が高すぎても、低すぎても眼に届く反射光が少なくなる)
  4. 光の屈折率が波長(振動数)によって異なっていること
 
ex.2 太陽系
太陽系の現象的構造
惑星の公転面がほぼ同一平面上にあること
 
カテゴリー: 科学論 | コメントする

科学史関係データベース

An open access discovery service for the history of science.
Built on 50-years of data in the Isis Bibliography of the History of Science
https://data.isiscb.org/

カテゴリー: 未分類 | コメントする

寺田寅彦全集

『寺田寅彦全集』
「文学編」第1巻 随筆1
「文学編」第14巻 書簡集1

明治17,19,36~44年、大正元年~15年、昭和2,3年,索引

「文学編」第15巻 書簡集2

昭和4年~昭和10年、不明、補遺(明治42~45年、大正6,7,10-15、昭和2,3年、昭和10年)
カテゴリー: ネットからダウンロード可能, 文献案内 | 寺田寅彦全集 はコメントを受け付けていません

佐久間象山全集

『佐久間象山全集』上巻、尚文館、1913年(大正2年)
http://dl.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/949396
https://archive.org/details/shozanzenshu018800

『佐久間象山全集』下巻、尚文館、1913年(大正2年)
http://dl.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/949397
https://archive.org/details/shozanzenshu028800
https://ia800909.us.archive.org/25/items/shozanzenshu028800/shozanzenshu028800.pdf

『佐久間象山全集』
https://archive.org/details/shzanzensh01saku
https://archive.org/details/shzanzensh02saku
https://archive.org/details/shzanzensh03saku
https://archive.org/details/shzanzensh04saku

『佐久間象山全集』第5巻、信濃毎日新聞社、1935年
https://archive.org/details/shzanzensh05saku

カテゴリー: ネットからダウンロード可能, 文献案内 | 佐久間象山全集 はコメントを受け付けていません

科学革命(scientific revolution)概念の起源

Conant, J.B. (1947). On Understanding Science, An Historical Approach. の「科学革命」論
同上ブログ記事によれば、Conant(1948)pp.36-37で「理論は、より良い理論によってのみ打ち倒される。理論がそれと矛盾した事実によってのみ打ち倒される、というようなことは決してない。」(a theory is only overthrown by a better theory, never merely by contradictory facts.)ということを科学史が「事実」として示していること、および、「古い考え方と矛盾する諸事実が新しい概念と結合されることでのみ、科学革命(a scientific revolution)は起きる。」(Only the combination of a new concept with facts contradictory to the old ideas finally bring about a scientific revolution.)、というように、Conantは1947年に強調している。
 
カテゴリー: 科学論 | 科学革命(scientific revolution)概念の起源 はコメントを受け付けていません

科学的実在論に関わる文献資料

ダウンロード可能な文献資料
 
文献資料 — ネット上の紹介
カテゴリー: ネットからダウンロード可能, 文献案内, 相対主義, 科学的実在論 | 科学的実在論に関わる文献資料 はコメントを受け付けていません

科学論文献-経営学関連

経営学史学会編(2012)『経営学の思想と方法(経営学史学会年報 第19輯)』文眞堂
吉原正彦「経営学の思想と方法」、上林憲雄「経営学が構築してきた経営の世界-社会科学としての経営学とその危機」、稲村毅「現代経営学の思想的諸相-モダンとポストモダンの諸相から」、菊澤研宗「科学と哲学の綜合学としての経営学」、庭本佳和「行為哲学としての経営学の方法」
 
小島三郎(1986)『現代科学理論と経営経済学』税務経理協会
 
 
 
カテゴリー: 未分類 | 科学論文献-経営学関連 はコメントを受け付けていません

天野清の量子力学史 ー ネットからダウンロード可能な文献資料

<量子力学史>
天野清(1943)『熱輻射論と量子論の起源 : ウイーン,プランク論文集』大日本出版:「科学古典叢書」1
http://kindai.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/1063572

天野清(1948)『科学史論:天野清選集2』日本科学社
http://books.google.co.jp/books?id=sHWL3yKCmlIC

熱輻射論・量子論・量子力学の形成史の研究で有名な天野清(1907-1945)の論文集。ヘルツに関する伝記的解説(83-104頁)や、熱輻射論史・量子論史の古典的著作「熱輻射論と量子論の起源」などの科学史的論考とともに、「世界観と物理世界の構造」「物理学と数学に関する覚え書き」などの科学論的論考を含む論文集

天野清(1948,1973)『量子力学史』(日本科学社:「天野清選集」1 中央公論社:「自然選書」)
http://www.cam.hi-ho.ne.jp/munehiro/science/amanokiyosi/RyoshirikigakuShi.pdf

カテゴリー: ネットからダウンロード可能, 文献案内, 物理学史, 量子力学史 | コメントする