中間子の交換で核力が説明される、という話ですが、どういうことでしょうか。ボールをキャッチボールしてもその二人は別にひきつけあってるとはみなせないように思うのですが。私がわかった時点で終了にします。物理のレベルは中学理科でとまってると思ってください。

回答の条件
  • 1人3回まで
  • 登録:2006/07/17 21:37:40
  • 終了:2006/07/19 12:11:00

ベストアンサー

id:bluesy-k No.8

bluesy-k回答回数17ベストアンサー獲得回数22006/07/18 02:40:00

ポイント50pt

文字だけじゃ想像しにくいかもしれないので絵を書いてみました。ペイントで書いたので汚くてすみません。

http://f.hatena.ne.jp/bluesy-k/20060718023909

id:jouno

ありがとうございました。この辺で閉じたいと思います。

2006/07/19 12:03:53

その他の回答(7件)

id:batti55 No.1

batti55回答回数904ベストアンサー獲得回数272006/07/17 21:53:31

id:jouno

この説明では、「素粒子間の力は、素粒子の間で粒子を交換することにより生ずることがわかっていました。その理論を「場の量子論」といいます。」は前提されています。しかし、ここを説明してほしいのです。

2006/07/17 21:58:02
id:tenure No.2

tenure回答回数1ベストアンサー獲得回数02006/07/17 22:20:45

ポイント50pt

http://www005.upp.so-net.ne.jp/yoshida_n/qa_pt01.htm

URLの中程にあるように、「電場」のようなものだと思えば良いのではないでしょうか。正確な喩えでないかもしれませんが、

次のように理解するのはどうでしょう。

1. +と−の間に, (+......-)のように引力が働く("...."で引力を表す)

2. キャッチボールする二人A, Bは+の電荷を持っている

3. ボールはーの電荷である

4. A+ ....-.....+Bとなり、AとBは引き合う。

id:jouno

なるほど。仮想粒子の場の形が変化することによって、空間が曲がるとその上に載っているものが動くように素粒子が動く、というような話なのでしょうか。そういう話だとわかるのですが、それを粒子であらわすと交換になるというのがいまひとつわかりません。相対性理論で重力は空間が曲がることなんだみたいな説明だと直感的にわかるのですが。

ご説明の比ゆだと、どこからかマイナスの粒子が二つの退け合う粒子の間にやってくるわけで、その二つの間で交換されてるわけじゃないですよね。また、引き合う力の存在そのものは前提されていて、力の説明にはなっていないような。つまり、それだと、粒子と粒子が引き合うことは説明できても、マイナスの粒子とプラスの粒子、つまり、たとえば中間子と素粒子が引き合う力の説明はされてないですよね。うーん。しかしURLの説明はかなり参考になりました。

2006/07/17 22:37:10
id:niroron No.3

niroron回答回数67ベストアンサー獲得回数12006/07/17 22:26:21

ポイント10pt

その「説明」は数式で証明されるものであって,日本語で説明がついたものではないのです.

科学理論の証明は二種類あって,数値的解析から仮説を生み出し,実験でうらづけるものと,その逆で,実験値から経験的な法則を生み出す方法があります.

この量子の問題は前者のものであるため,「いぜんからわかっていました」は,非常に高度な(?)数学知識を必要とした前提が必要になります.

下記のサイトででてくる微分積分などの方程式を解けることが前提でないと,「理解」「納得」は難しいかもしれません.

お役にたてない解答でもうしわけありませんが,ニュートン力学とちがって,量子力学になると,どうしても中学の物理から説明をつけることはできないと思ったので,筆をとらせていただきました.

http://www5b.biglobe.ne.jp/~sugi_m/page018.htm

id:jouno

なるほど。加速度と力は同じことなんだ、エレベータで落ちるとね、みたいな意味で、粒子交換と力の相互作用は説明できないということですね。それならそれでわかります。

2006/07/17 22:40:29
id:maloninc No.4

maloninc回答回数21ベストアンサー獲得回数12006/07/17 22:31:10

jounoさんと同じ疑問を持つものです。(ポイントはいりません)

tenureさんのURLにあるように、厳密な物理的表現では

キャッチボールの比喩は不適切ということのようですね。

以前にもこの疑問をもって調べたのですが、やっぱり上記のようなことでした。

しかし、「A+ ....-.....+Bとなり、AとBは引き合う。」という表現は今まで目にしてきた表現の中で一番しっくり行くものでした。

id:jouno

素朴に聞くと、「粒子の交換イコール引き合うということなんだ」というふうに聞こえるんですよね。そうすると、交換する二つの粒子の間の力を交換される粒子の交換で説明するためには、交換される粒子(ボール)と交換する二つの粒子(人間)との間には「力」は前提していけないように思えます。無限後退に陥りそうなので。その辺なんですが、そもそも、前提になっている同一性の理解自体が違うのかもしれません。

2006/07/17 22:45:29
id:pasosavi No.5

pasosavi回答回数761ベストアンサー獲得回数282006/07/17 23:37:31

ポイント50pt

http://www1.odn.ne.jp/cimarosa_com/html/C_8.html

この方の説明が一番分かり易いような

原子核AとBは、2個の電子を共有するために結果的に2原子間には引力が働く。これを共有結合という。(中略)原子核の中には、複数の陽子・中性子がある(水素原子は例外、陽子のみ)。中性子が陽子に変わることはフェルミによって確かめられている。また、陽子も電子とニュートリノを吸収すると中性子に変わる。粒子が互いに姿を変え合うとき、そこに力が働くというのが量子論の導き出す結論である(すでに説明した共有結合と同じ理屈である)。つまり、粒子Aと粒子Bが別の何らかの粒子を出し、それをキャッチボールするときA~B間に力が働くのである。…陽子と陽子という電気的に反発する粒子を極々小さい原子核内に閉じこめておくには…大きな力が作用していなければならない。そこで、考えられたのが、核子がキャッチボールしている『なにか』があるだろうという事で、これは自然な考え方である。核子が強く結びつくためにキャッチボールする粒子は、電子やニュートリノのような軽いボールでは話にならない。計算の結果電子より200倍以上も重い粒子をキャッチボールしなければならない。…この提案をしたのが、”湯川秀樹”であり、キャッチボールの粒子を『中間子(メソン)』という。

つまりボールの交換自体が力を引き起こしているのではなく

ボールと主体(この場合は陽子ないしは中性子)が引き合っていて

そのボールを共有するようになると主体同士がくっつかざるを得ない

ということのようです。

id:jouno

なるほど。それだと、「力は近接作用である」という点だけが肝なのであって、力という事実そのものは、他の関係に還元できないわけですね。つまり、素粒子同士に働く力はボールと素粒子の間に働く力に還元できるが、ボールと素粒子の間に働く力は還元できない、という理解でいいのでしょうか。

よく考えると私の疑問は遠隔作用を近接作用に還元できるってどういうこと? ということのような気もしてきました。

力って、位置か速度の変化を結果するもののことですよね。基本に戻ると。

そうすると、中間子と素粒子の関係、力として描写せず、そこから力が構成されるより基本的な関係として考えると、信号みたいなものなのでしょうか。信号として考えると、近接作用によって遠隔作用が結果するというのはわかります。

素粒子Aが素粒子Bに手紙を送ると、指令どおりBが動く。それを横から見ていると、遠隔作用に見える。みたいな。

このURLもかなり参考になります。

2006/07/17 23:58:48
id:pasosavi No.6

pasosavi回答回数761ベストアンサー獲得回数282006/07/18 01:22:38

ポイント10pt

#貴殿の疑問は確かに本質を突いているような気もします…

 そういうことになっているからとか

 そういうことになっていることが推察されるとか

 そういうことになっていることが明らかになった

 ということは、肝心要の疑問である

 なぜそうなっているのかとか

 そうなっているとなぜそうなるのか

 という疑問の答えにはなっていませんね…

 人間の探求はこの面でも

 実はまだ始まったばかりということなのでしょう…


そもそも単体では別粒子を放出しつつ崩壊に向かう粒子(陽子/中性子)が

なぜかくっついて別粒子を共有できるしくみになっていて

しかもくっついて別粒子を共有している状態の方がむしろ常態という

(エントロピーの法則はどうなってしまっているのか

これでは確かに、こうなっておりましたぐらいの説明が関の山かもです…


粒子同士の手紙(プログラム?)のやり取りはさておき

そういう仕組み/法則(プログラム)がありますということかと


参考:

http://astr.phys.saga-u.ac.jp/~funakubo/BAU/chapter3/chapter3-2....

実を言えば中間子による原子核の安定化という理論はもはや古く、

そのような力はそこに働いている核力の一部に過ぎないとされているのですが

核力の全容は、最新の理論によってもいまだ明確ではないようです…

http://astr.phys.saga-u.ac.jp/~funakubo/BAU/chapter3/chapter3-3....

核力は陽子や中性子がパイ中間子などを交換することで伝わるのですが、それも元をたどればクォークとグルーオンの相互作用として理解できると考えられています。このようなクォーク同士の相互作用を強い相互作用といいます。そしてこの強い相互作用の理論が量子色力学なのです。

#それらしい説明まではできるのですが、

 なぜそれが引き合う力になるのかという点については

 そうなっているからこう説明すると分かり易い

 という循環論法めいたものになるようです…

id:jouno

これはちょっとコメントしづらいのですが、わかりたい部分は、理由や形而上学的なところではないのです。どういう理屈で、粒子交換で力の作用が説明できるか、ということなのです。たとえば、力の作用しているところでは必ず粒子が交換されている、といわれているわけではないわけです。粒子交換が力の作用だと言われているわけです。粒子が交換される、というと、そこでマクロなキャッチボールの情景が想像されるわけです。そのマクロな情景と、「どの点において」力のミクロな相互作用がパラレルなのかが知りたいわけです。

2006/07/18 02:58:36
id:bluesy-k No.7

bluesy-k回答回数17ベストアンサー獲得回数22006/07/18 02:29:59

ポイント50pt

http://www.fulbright.or.jp/koshibakoen.htm

小柴さんの講演です。

反発力の場合は簡単でいいのですけれども、引力をこのように説明しようとすると、ちょっとインチキをしなければいけないのです。

それは、オーストラリアの原住民が使うブーメランという武器があるのですが、このブーメランは非常に面白い性質を持っている。獲物に向かって投げると、獲物に当たれば、もちろんそこで止まってしまうわけです。獲物に当たらなかったときは、ぐるっと回って手元に戻ってきてくれる。このような性質があるわけですね。けれども、皆さんが、なぜ戻ってくるかなどということを理論的に説明しようと思ったら、これは非常に難しい流体力学の問題ですから、おやめになったほうがいいと思います。 いずれにしろ、このブーメランを後ろ向きに投げます。そうすると、その反動で少しこちらへ動くのですね。ブーメランがぐうっと回って手元に戻ってこようとする、そのちょっと手前でこの人が受け取ってしまうと、その勢いを受けてボートと一緒にちょっとこちらへ動く。それを繰り返していると、だんだん、だんだん近づいてくる。ですから、遠くから見ると、ブーメランは見えないけれども二つが近づいていくから、あ、あの二つの間には引力が働いているのだろうと解釈するわけです。

こんなんどうでしょう。もう少し抽象的かつ正確に言いますと交換される粒子は進行方向と逆向きの運動量を持っているということなんです。ですがそれはちょっとわかりにくいですね。という場合にはブーメランの登場です。

id:jouno

これはかなりそのものの回答ですね。

これ、ちょっと疑問なんですが、交換される粒子の位置変化は運動なんでしょうか。それが運動だとしたら、移動でエネルギーは消費されるはずですよね。というか、逆向きの運動量を持っているなら、そっちに動いていないとおかしい。ということは、粒子は運動せずに交換される、ということですか。

背中の方向に投げたボールがテレポーテーションで相手の背後に出現したら、結果、相手のボールによって自分の背中が押されて、互いに近づきますよね。

2006/07/18 14:06:16
id:bluesy-k No.8

bluesy-k回答回数17ベストアンサー獲得回数22006/07/18 02:40:00ここでベストアンサー

ポイント50pt

文字だけじゃ想像しにくいかもしれないので絵を書いてみました。ペイントで書いたので汚くてすみません。

http://f.hatena.ne.jp/bluesy-k/20060718023909

id:jouno

ありがとうございました。この辺で閉じたいと思います。

2006/07/19 12:03:53
  • id:bluesy-k
    おっと、閉じられてしまいましたか。

    >交換される粒子の位置変化は運動なんでしょうか。
    に関してですが、そういう意味では「進行方向と逆向きの運動量」というのはちょっと誤解を招く表現だったかもしれません。

    それに関しては、量子力学において全てのプロセスは確率的になるということに関係しているのですが、この辺の話は巧く説明しないと余計に良く分からなくなる。ということで他力本願でWebを探してたのですが見つかりませんでした。

    話を戻しますと、
    >>
    普通の運動と捉えると確かに変ですが、量子力学においては(特に問題としている過程(今なら粒子の交換)が観測されない場合)「非常識」な過程もある一定の確率では起きうる。運動量の向きが変というのもその一つ。
    <<
    という答えになると思います。

    良く分からなかったらすみません。

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