このテーマのこじつけを進めるアイデアを思いついたので忘れないうちにメモっておきます。
前期量子論のマクロ系アナロジーでは電子は運動エネルギーを失うと落ちる一方ですが、ミクロ系では量子揺らぎが存在して電子はそこから絶えず運動エネルギーを獲得しているという前提を付け加えることにしました。(運動エネルギーを失い続けるという方がミクロ系では難しい感じがするというのもあります。)
この量子揺らぎは極座標の中心に近いほど大きいと仮定します。クーロン力や重力を一旦無視しますと、つまり何もしなければ遠心力とかエントロピー増大とかで電子は外へ流されてしまうだろうと考えられます。
久しぶりなので新たな断片的な考察と、まとめを書いておこうと思います。
“相対性理論と量子論は相いれない”
これに関し、ミクロ系の場とは単にマクロの場の小さい領域を指しているとすると、マクロ系の連続的な事象とミクロ系の離散的な事象が説明できなくなります。よってマクロ系とミクロ系の場は同等ではないと考えました。
具体的にはミクロ系はマクロの系の底に相当する、より高い次元に存在する場と考えました。
上図はミクロの系がマクロの系の延長的な関係にあるのではなく境界が存在していることを表してます。
「電子は内側へ励起するのかもしれない？」と思ったキッカケは、前期量子論の電子の励起に関してエネルギーの安定状態の考え方がマクロ系と同様だったので、違和感があったからです。
詰まるところ電子の励起方向は光子のエネルギーが運動エネルギーまたはクーロン力どちらかに置換されるかによる。それを判別するのがとりあえずの目標です。(記事を書きながらリアルタイムに考察してます)
ところで電子および陽子の電荷は変化しないので何らかの事象により電気力線が密になったり疎になったりすることで強弱が生じると考えました。ミクロの世界ではクーロン力も揺らぐのではないかと考えるためです。
ずっと疑問だったのですが、実際には電子が原子核を周回しないのにどうして落ちないのだろうと最近になって再内殻の電子が地面の様になっていれば外側の電子は落ちないのではないかとシンプルなアイデアを思いつきました。とすると遠心力の制約があった前提から考え直す必要が出てきました。
次にハイゼンベルクの不確定性原理からアプローチしてみることにします。
観測対象と観測手段は目的が異なるだけで基本的には物理的実体としては同様であることに着目します。図では観測対象がオレンジの粒子、観測手段がグリーンの粒子とします。
最初はオレンジのo粒子が量子揺らぎにより漂っている状況を想定します。ここからo粒子の位置を調べるためグリーンのg粒子をぶつけて、ピタっと停止できれば良いですが無理なので
速やかに運動の重心を形成しつつ半径を小さくしていくことにします。
このとき観測手段のg粒子の運動量は観測対象のo粒子よりも十分大きくなければo粒子の運動を制御できないとします。これによりo粒子の位置は定まっていきます。
一方、o粒子の運動量はg粒子の影響を受けたものになってしまうので、観測前のo粒子の運動量がよくわからなくなります。
そこでo粒子の運動量に影響を与えないように、ぶつけるg粒子の運動量を小さくします。
それによりo粒子の運動量が明瞭になっていきますが、o粒子の位置は定まらなくなります。こじつけ感がありますが。
本考察を進めるうえでポイントとなる一つは安定状態です。
ミクロ系ではマクロ系同様、何もしなければ安定状態になりそうです。ただしマクロ系のように静止ではなく量子ゆらぎが存在するので風任せ、つまり量子ゆらぎ任せが安定している状態と言えそうです。そのため、ゆらぎに対して運動を抑制することや、突出することはエネルギー(仕事)を要し不安定状態と考えられます。
もう一つポイントになりそうなのは定常状態です。定常状態も安定状態とあまり変わらないですが、ニュアンスがあります。地上の高いところ、低いところにある石では低いところの石の方が安定してますが、どちらもある意味、定常状態と言えます。この定常状態ではエネルギー保存の観点からゲージ粒子は外へ出てこないと考えられます。(ただし先の不確定性原理の考察ではg粒子がゲージ粒子に相当するのでo粒子が荷電粒子なら光子は漏れ出てきますが、定常状態のときg粒子の運動エネルギーと出入りが等しくなります。)
ここで仮にクローン力が変化するとしたとき、光子と電子のふるまいについて考えてみます。先の考察から量子ゆらぎに抗う方が不安定でありエネルギー状態が大きいので、光子(エネルギー)を受け取る条件がクーロン力が大きくなる方へ対応していると考えられます。クーロン力が小さくなればその分、量子ゆらぎに抗わなくなってゆくからです。
今、電子がテーブル上にありクーロン力で引っ張られている状態を想像します。前期量子論の説明では、テーブルをサッと退かすことによって、電子が落ちクーロンポテンシャルが小さくなる。それが光子のエネルギーとなって放出されるとします。
以上から「電子が内側へ励起する？」に、こじつけますと
そもそもテーブルを退かすのにエネルギー(仕事)を要するという前提をします。このときテーブルを内側の電子としますと、はじき出す電子はクーロンポテンシャルが小さくなりますが、はじき出される電子はクーロンポテンシャルが大きくなります。
光子のエネルギーはクーロンポテンシャル→内側の電子の運動エネルギーへと置換していることになります。
単に電子が落ちて光子を放出する条件でも不確定性原理の考察からエネルギーを要しなければ落ちないという前提とします。このとき放出される光子のエネルギーは、落とすエネルギー由来となりますが、落ちて定常状態になる条件では定常状態維持のためのエネルギーを要するので、それは残りのエネルギーということになります。(定常状態のためのエネルギー+遷移過程のエネルギー)
そのためより短時間で落とす方が放出される光子のエネルギーが大きいと考えられます。
つまり内側の電子が消滅したり、第三者粒子に排除された場合には、落とすエネルギーがクーロンポテンシャルに対応するので、この場合は従来通りの説明となります。
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