量子力学
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量子力学(りょうしりきがく、英語: Quantum Mechanics) 原子や電子などのミクロな粒子の振る舞いを記述する現代物理学の基礎 量子は私たちが日常生活で経験する、ニュートン力学などの従来の(古典)物理学の法則が通用しない物質を指す
量子の世界の主な特徴
光や電子などの量子は、ある時は粒子(点のような塊)として振る舞い、またある時は波(広がりを持つもの)として振る舞うという、二つの性質を同時に持っています。
エネルギーや角運動量などの物理量が、連続的な値をとるのではなく、ある基本単位の整数倍といった飛び飛びの値(量子)しか取らないことです。
量子は、観測される前は、いくつもの状態が同時に存在する重ね合わせの状態にあるとされます。
例えば、粒子の位置がAとBのどちらにも存在する、という状態です。
粒子の位置と運動量(速さ)を同時に正確に知ることはできないという原理です
片方を正確に測ろうとすると、もう一方の情報が不確実になります。
確率的な振る舞い
古典物理学の範囲では物体の未来の動きを完全に予測できる
量子力学では、粒子の動きを確率的にしか記述できません
シュレディンガー方程式という基本的な方程式で計算される「波動関数」が、その粒子がどこに存在するかの確率を教えてくれます。
応用分野
量子力学は、私たちの身の回りの様々な現象を理解し、現代の科学技術の根幹を支えています。
基礎科学:原子や分子の構造、物質の性質(電気伝導性、磁性など)の解明
工学・技術:レーザー、トランジスタ、半導体、MRI(磁気共鳴画像法)などの基盤技術
未来技術:量子コンピューター、量子通信、量子センサーなど、新たな技術分野の発展
@Aki_OK_TUS: 量子力学が、対角化で全部解決できるの演算子や基底がうまくいってるからなので、うまく噛み合っててすごいなと震える。 量子力学と解析力学
@futennessine: 正準量子化とは何なの⁉️私は古典論に囚われし哀れな人類が量子力学を理解した気になるための曖昧模糊とした概念装置の隠語と見てます❓🔍 @ShunSakana: 量子力学を学ぶために必要な解析力学の知識、Hをハミルトニアンと呼ぶことくらいな気がする。。 @futennessine: 解析力学のハミルトニアンと、量子力学とか統計力学のハミルトニアンってなんか上手く結びつかないんだよな 前者のハミルトニアンは正準方程式からシステムの運動を導く関数で、後者のハミルトニアンは正準方程式とか関係なく単にエネルギー関数のことをハミルトニアンと呼んでいるだけな気がする
@Xsp2Vjmd: 結局、運動量がh/i ∂/∂xに対応する?とかいうやつは覚えるしかないの? ていうのを最近化学の友人に話したなあ
位置表示の基底ベクトルで表すとそうなります。
位置の無限小平行移動です。jjサクライ著の「現代の量子力学」上72ページあたりです。
量子力学を理論として構築するには、ベル不等式の破れを説明するような、古典相関より強い相関がもちろん必要です。しかし『入門現代の量子力学』第5章5.4節を読めばわかりますが、相関が強すぎてもユニタリ性が壊れてしまい、この現実の世界を説明できなくなります。程よい強さの相関が量子力学の量子もつれなのです。そしてこの量子もつれという相関が実現する時に、可能であるユニタリ的な物理操作(つまり物理過程)の多様性が最も強く現れます。原理的に一番多様な種類の物理操作が可能となる世界こそが、量子力学の法則に支配をされたこの世界だと分かるのです。 量子力学の概念を数式なしに説明できる体験型教育ツール、Blochキューブを提案。量子測定・量子動力学・純粋状態と混合状態・量子デコヒーレンスなどの概念を教えることができ、Blochキューブの実際の使い方をビデオで紹介した。普通にほしい
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教科書
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『入門 弦理論』 畑浩之著
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