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◇光子は「存在」しない;電子の都合にすぎない

 それは「電子の都合」では?

金属に光を当てると電子が飛び出します。光電効果といいます。

飛び出てくる電子のエネルギーは光の強さではなく、光の周波数 に依存します。
高い周波数の光により叩きだされる電子のエネルギーは大きく、 ある程度以下の周波数では電子は叩き出されることはありません。
光を強くしても叩きだされる電子のエネルギーは変わることはありません。

叩き出される電子のエネルギーはとびとびの値をとります。

これは光が粒子であるからです。。。。とされます。

  • もし光が波に過ぎないなら、叩きだされる電子は
    • 光の周波数に依存せず
    • 強さに依存する
    はずだ
というのです。

ここが分からん。

電子が光の波にゆすられて飛び出すとして、

  • ゆっくり大きくゆすぶられても飛び出すことはなく、
  • 速くゆすられると飛び出す
ことは「定性的には」十分考えられることです。

そして

  • 光の振幅が小さくても、それなりの小さい確率で飛びだす
と考えられます。

電子のエネルギーが光の周波数に関連したとびとび の値となるのも「電子の都合」です。

 黒体輻射のとびとびエネルギー

はい。エネルギーはとびとびの値を採るでしょう。

だからといって、それを粒子に結び付けるのは飛躍しすぎです。

 超長波と観測側の速度と観測される光のエネルギー

光だと'粒'という感じも得られますが、波長1Kmにおよぶ超長波が 光子によって形作られるというのは考えにくいことです。

電波を発するアンテナのゆったりとした数100マイクロ秒の電位 振動のどの時点で光子が出るというのでしょう?
低い周波数では波としての性質のみ現れ、周波数が高くなると 粒子としての性質が現れるとされますが、解釈が余りにも 不自然だと思います。周波数が高くなると「粒」として 検出できるというのは正しいでしょう。しかし、それは 検出する側の仕組みのせいだと考えるべきです。

例えば、数Kmの超長波を発しているとして、そこに ロケットが光速に近い速度で向かってくると します。
当然ロケットが受ける電波の波長は「光」レベルになります。
光電効果もみられるでしょう。観測される光のエネルギーは 速度に応じ量子化されたものとなります。
それらは観測側の都合なのです。
なお、観測側の速度が量子化されるのでははないことは言うまでも ありません。

 光の圧力。粒の必要があるんですか?波じゃだめなんですか?

光子を裏付けるものと「光の圧力」が挙げられることがあります。

まるで「重さを持った粒」が当たるような感じで説明されたりも しますが、光にはいわゆる「重さ」はありません。
でも、エネルギーがあって。。。というなら、波でも同じです。
波もエネルギーを運ぶのです。同じです。
単に波の性質、特に他の物体とエネルギー交換を行う場合の性質 が未だよく理解されていないだけではないか思うのです。 ◆波の圧力、波の運動量参照

コンプトン散乱だって「電子の感受性」の問題と見える。電子に エネルギーの一部を与えて波の方向が変っても、即ち 位相のバランスが変っても、別におかしくない。

 光が波なら遠くの星は見えない。本当?ちゃんと計算した?

光子を裏付ける意見として「光が波なら、遠くの星の光は弱くなりすぎて 目では見えるはずがない」というものがあります。
直感的には確かに、距離に2乗分の1で弱くなる光はちょっと離れたら あっというまに消えてしまいそうに思えます。
しかし、レンズによって結ばれる像の明るさはボケる等の光学的問題が無い限り距離が遠くなっても同じ明るさを保ちます。像が小さくなるだけです。
(◆「遠く」の星を「見る」ことと光子は関係ない参照)

本当に網膜で光を検出できないと計算したのでしょうか?

もう一つ、無視してはならないのがランダムな熱ノイズです。
ロドプシンは熱ノイズにより、光がない場合でも変化する場合があります。
ロドプシンが変化するために必要なエネルギーは現実的には一定ではないのです。
ランダムノイズを加えることにより本来検出レベル以下の値であっても検出することが できます。
例えば画像データなどでもディザを加えることにより本来の量子値より細かな 値を表すことができます。

 光が当たった瞬間に電子が飛び出す。当たった瞬間っていつ?

光子説で一番ひどいのがこれでしょう。

 「光が当たった瞬間に電子が飛び出す。これは光子でなければ説明できない」

このインチキさはなんといっても、「光が当たった瞬間」をちゃんと定める ことなく、現実には「電子が飛び出した瞬間」を「光が当たった瞬間」 と考えているのです。
何の説明にもならない悪質なごまかしの典型です。

光を波長は保ったまま(電子がはじかれる光量子エネルギーを保ったまま)弱くしていくと 電子は時間的にランダムに弾かれるようになります。
即ち、光電子反応は光の総エネルギーに応じランダムに発生するため、 総エネルギーが小さい光を与えると、十分な時間(とは言えランダムな) がなければ反応しないということです。
つまり、光子など存在しないのです。あくまでエネルギー交換単位が決まっている だけなのです。

 インチキなたとえ話(海に板を投げ込む)

こういう例えで光子説を唱えることもあります。

光電効果は海で板を一枚投げたら、100Km離れたところで板1枚分の衝撃が来るのと一緒だ。 これは光が粒子だからだ。

この嘘はそもそも実験では板を一枚投げているのではなく、何万枚も板を投げ込んでいるのです。実験で 入力側で注ぎ込んだ総エネルギーが全て光電効果に表れている訳ではありません。
しかも、海の例えもウソです。光を導く経路を作っているので、これは狭い水路に板を投げ込む 例えをすべきです。狭い水路に板を投げ込んだ場合、波はあまり減衰せずに伝わります。

 光子は幻である

光子は幻です。そんなものは「存在」しません。
光を放つ仕組みの量子性と受け取る仕組みの量子性があるだけです。

光は決して空間の一部を排他的に占有することはありません。
光は波なのです。

波であっても、あたかも粒子のごとく「光行差」も生じるという ことは◆光行差と波と粒子と特殊相対論で述べました。

光子は単純で直感的モデルだとは思いますが、 決してエレガントなモデルだとは思えません。

ゲージ場モデルにおいても、位相変化を光子の生成と消滅に対応する などとしていますが、それは光子ありきで考えるからそのように説明 し光子モデルを解釈しているだけで、ゲージ場モデルに粒子としての 光子は全く必要ありません。エネルギー交換可能な単位があるとしても それを粒子と考える必然はありません。

 とはいえ

光電効果や輻射の性質が光子の証拠だとは思わないのですが、 光子を想定したくなるのが、検出確率との関連です。

例えば、光検出器に囲まれた球空間の中で光子(とされるもの)一個 分の光を発射したとします。

この時、もし光が粒子性を持つとすると、必ず1個検出されるはずです。

もちろん、光が粒子性を持たない場合でも、1箇所で検出される可能性が 高いでしょう。
しかし、検出されない場合と、複数個所で検出されることもある はずです。エネルギー保存則は確率的に なりたっているだけです。

光が粒子性を持つかどうかで、統計上の'ばらつきに差'が出るはずなのです。

この完璧な実験装置を作成することは難しいでしょうが、 基本的な実験は可能だと考えます。

ひょっとしたら計算上、粒子モデルの矛盾、例えば1/3個の光子だとか、マイナス個の 光子だとか、観測すればするだけ増える光子なんてものが出るのではないかと 思っています。

参考:◆単純明快な光子の存在証明試験を

 う~ん、ここまで基礎に遡るとは。。。

実の所、こうだ!という主張ではなく、「光子」の一般書での 説明に対する疑問に過ぎません。どうも説得力に欠けるように 思えるのです。

なお、光が波にすぎなくても、マックスウェルの電磁気学は当然 として、相対論も量子論も破綻しません。
量子力学を否定しているのではなく、「光子」は無い( というより、粒子だとする意見は根拠が弱すぎる)といっている だけである事は強調しておきます。

光子モデルで良く現すことが出来ることは理解できますが、 計算近似用に過ぎないのではと思うのです。
例えば、バネでつないだ質量モデルで波の多くの性質を 現すことができますが、そのモデルは決して現実の構造を 反映するものではなく、計算近似できるだけです。

アインシュタインの言う「光量子」ってあくまで光の波と物質が エネルギー交換を行う時の単位であって、光子のことでは ないと思うんだけどねえ。。。。

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光子は実在だ。君は「時間ですよ」を見てなかったのか? 時間は光子であり、光子は時間そのものなのだ。

はい、はい。。それはともかくおおらかでいい時代だったねえ。

しかも光子は放浪するのだ。

。。。

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