2006年11月17日

◆ トンネル効果

  
 トンネル効果の話をしよう。量子力学では、
 「量子の世界では電子が壁を通り抜ける」
 というふうに言われているが、それは本当か? いや、嘘である。

http://hp.vector.co.jp/authors/VA011700/physics/trivial.htm
 (「トンネル効果」の項目。) ──

 上記文書を読むとわかるとおり、トンネル効果の実験結果は、超球理論に合致し、通常の量子力学に合致しない。
 つまり、こうだ。

 × 「粒子が(壁としての)物質中を高速で通り抜ける」
 ○ 「量子の波が(壁としての)物質中を高速で伝播する」

 前者(×)はありえないが、後者(○)はあり得る。
 次の図で言えば、上半分はありえないが、下半分はあり得る。



 図の解説は、こうだ。:
 「粒子Aが壁の左から右へ抜ける」ということは、ありえない。
 「粒子Aが左から壁にぶつかって消え、壁のなかを波が伝播したあとで、粒子A’が壁の右へ発される」ということは、あり得る。

 上半分では、一つの粒子が通り抜ける。 (ありえない)
 下半分では、一つの粒子が消えたあと、別の粒子が生じる。 (あり得る。)

 つまり、トンネル効果は、超球理論によってのみ、うまく理解される。
通常の説を取ると、実験事実(金属中の電子は非常に低速である)に反する結論が生じる。矛盾。

 ──

 【 参考 】

 別途、わかりやすくて面白い話もある。
  → http://hp.vector.co.jp/authors/VA011700/physics/tunnel.htm
    (「トンネル効果の本質」という文書)

 初心者は最初にこちらをお読み下さい。
posted by 管理人 at 19:52| Comment(7) | 物理・天文 | 更新情報をチェックする
この記事へのコメント
リンク先の記事を読みました。

物理学の素人である私にも胃の腑にストンと落ちるような明快な仮説・説明だと感じました。
Posted by シカゴ・ブルース at 2006年11月19日 20:43
物理は好きですが本格的に学んだことのない一市民です。

非常に分かりやすいです。でも疑問があります。

波の伝播だとすると、常に通り抜けるのではないでしょうか。
ある確率のもとに通り抜け、ミクロの世界はその確率が実際にありえる割合であり、現実世界では確ほぼ0になる、と思ってました。
Posted by tateoka at 2006年11月21日 09:09
> 波の伝播だとすると、常に通り抜けるのではないでしょうか。

 同じ文書にある「減衰」という概念で説明されます。
 比喩的に言うと、音は常に伝わりますか? 金属ならば伝わりますが、厚い発泡スチロールだと伝わらないでしょう。

> ある確率のもとに通り抜け

 確率とは何か、ということが重要。次項で示した文書を参照。緑色の枠の部分。

 ──

 ※ 本項の話は、「細々とした周辺的な話題」と言えます。まずは根幹となる話の方を読んでください。根幹を理解しないで、枝葉末節ばかり読むと、ちゃんと理解できないのが当然です。細かいことがわからなければ、基礎から調べる方がいい。
 ま、おおざっぱに理解できればそれでいい、というのかもしれませんが。
Posted by 管理人 at 2006年11月21日 19:25
そもそも、量子力学で粒子の伝播という概念はでてこないのでは。
ももとも「量子の波」の伝播で、それをわかりやすくたとえて説明しているのが「粒子のトンネル効果」だと思いますが。


はじめから
「量子の波が(壁としての)物質中を高速で伝播する」
で、
「粒子が(壁としての)物質中を高速で通り抜ける」
と(たとえ話とか以外で)主張してはいないとおもいますが。
Posted by j at 2007年05月27日 08:20
話を真空中に戻すと、真空中の粒子は、
 「粒子として通る」
 「波として伝播する」
 の二通りがあり、私としては前者を否定して後者を主張しています。

 通常は「量子は粒子と波の双方の性質をもつ」という形で描写され、粒子性を否定していません。というか、粒子性が基本です。
 要するに、「粒子がいいときは粒子、波がいいときは波」というご都合主義です。

 私としてはそのご都合主義を否定しているわけです。「トンネル効果のときは波だよ」と主張するのではダメです。
 「他のときも常に波」ならばわかりますが、「粒子で困ったら波に逃げ、波で困ったら粒子に逃げる」というご都合主義では、もはや科学としての信頼性を疑われます。

 「トンネル効果のときだけは波を取る。もともとそうだよ」
 というのがそちらの見解でしょうが、違うでしょう。
 「もともとご都合主義だよ。ご都合主義では、トンネル効果のときには波に逃げます(でも他の場合は粒子に逃げることもあります)」
 ということでしょう。

 本当に波を主張するのであれば、体系的な「波」の理論を出す必要があります。実は、それが、「超球理論」です。

 なお、この件については、トップページ(下記)にある解説(「性転換」の話)を読んでください。
http://hp.vector.co.jp/authors/VA011700/physics/quantum.htm
Posted by 管理人 at 2007年05月27日 09:43
> 「粒子が(壁としての)物質中を高速で通り抜ける」
> と(たとえ話とか以外で)主張してはいないとおもいますが。

 ご都合主義を取らない人は、粒子性だけで説明します。(論理的に首尾一貫することを重視する人はそうです。)

 ただし、その場合、奇妙なことを考えます。「粒子が壁を通り抜ける」とか、「人間が壁を通り抜ける」とか。……物理的な奇妙さ。これを、たとえ話でなく、現実のことだと見なします。

 結局、次の二者択一です。
  ・ 奇妙でない。(ただしご都合主義)
  ・ 論理的統一。(ご都合主義を捨てる。)

 後者は、大半の量子力学者。理系っぽい。奇妙な結論が出ても、首尾一貫することを重視する。
 前者は、やや少数派の量子力学者。文系っぽい。物理的な奇妙さを避けるかわりに、科学的な合理性を捨てる。現実には合致するが、理屈としてはご都合主義。
Posted by 管理人 at 2007年05月27日 09:51
なお、本項の意味を解説しておきます。

 本項の意味は、次のことではありません。
 「波の概念を使うと、トンネル効果をうまく説明できる」
 
 それだったら、従来のご都合主義でも同様です。ご都合主義の説は、「粒子と波」ですから、そこには「波」があり、「波」によって説明可能です。

 本項の意味は、次のことです。
 「運動する粒子は、波であって、粒子ではない」

 つまり、ここでは、「粒子性」が完全に否定されています。「粒子でも波でもいい」というご都合主義はダメです。粒子性はあってはならないのです。
 「波ではOK」
 ということではなく、
 「粒子ではダメ」
 ということです。
 そのことは、ご都合主義からは、結論できません。
Posted by 管理人 at 2007年05月27日 10:12
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