物理学への道標【科学史から】

こんにちはコウジです。「パウリ」の原稿を改定します。投稿作業としては関連リンク、内部リンクの改定、個別の人物の追加をしています。今後もご覧下さい。また、ブログ宣伝でツイッター使います。
7/11（日）朝の時点でフォロワーは合計【11691】でした。半年後の2/9と5/28の時点で‗
�@SyvEgTqxNDfLBX‗3385⇒3533‗�Aev2Fz71Tr4x7b1k‗2717⇒3085
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なので合計‗6102+5965＝【12067＠2/9】⇒6618+10556＝【17174＠5/28】

作業としてフォロワー増は暢気に続けます。
それよりも紹介の内容を吟味します。【以下原稿です】

【1900年4月25日生まれ ~ 1958年12月15日没】

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その名はWolfgang Ernst Pauli

パウリはオーストリア生まれの

スイスの物理学者。パウリの排他率律で有名です。

排他律を排他率と書いてしまいがちですが

排他律です。その「パウリの排他律」は

「パウリの原理」とも呼ばれています。

1945年にアインシュタインの推薦で

ノーベル物理学賞を受けています。

ミドルネールのエルンストはパウリの名付け親、
パウリが尊敬するマッハに由来します。
父方はユダヤ系で有名な出版社を
経営していたようです。

さて、

排他律の具体的な内容に関してですが、ナトリウムの分光実験から話が始まります。再現性の高い事実として磁場付加時の分光は電子の自転に由来するという仮説をパウリは立て、後にそれをスピンと名付けます。新しい量子的自由度です。後に行列力学を基盤とした定式化を行い数学的に表現します。　

パウリと著名人の交流

個人的に興味を引くのはミュンヘン大学でパウリがゾンマーフェルト_の指導を受けている点です。私が講義を受けた先生がゾンマーフェルト_を研究していて、マッハの名前も、その先生から教えてもらいました。そして、マッハ・ゾンマーフェルト・パウリとつながったのです。そしてもう一つ個人的な話を続けます。今使っているドメインへの投稿です。

何故か半歳程、投稿漏れに気づかずにいたのですが、ある日「パウリ」について気になって上記ゾンマーフェルトとの関係を思い出したのです。そして急ぎ作業を続けていて驚いたのは、その日がパウリの誕生日だったのです。

パウリが生まれてから220年が終わった瞬間でした。後述するユング達が極めた深層心理の世界では意識下と無意識下の間に「潜在意識」を想定しますが、そんなことも少し考えてしまいました。よもや潜在意識下で決めた投稿日だったのでしょうか。または深層意識下で「投稿していませんよ！」と告げてくれた人がいたのでしょうか。とか色々と考えてしまいました。
まぁ、普通に考えたら単なる偶然ですね。

私の頭の中での奇妙な三角関係はさておき、

パウリは人間的にも面白い人だと思えます。

独自に培った知性で各界の著名人を魅了しているのです。

例えば、博士号を習得した直後、パウリは

ゾンマーフェルトに独逸語での百科事典の記事執筆

を依頼されます。内容は相対性理論に関する記事

でしたが、２か月ほどをつかって完成させました。

その結果はアインシュタイン本人の査読にかなう見事なもので、今日においても読み応えのあるものとなっているそうです。アインシュタインはパウリのミドルネームに気付いていたのでしょうか。マッハとの関係を知っていたのでしょうか。機会があれば調べてみたいと思います。マッハ・アインシュタイン・パウリの三角関係です。

更に妙な繋がりは心理学者C・G・ユングとの関連です。パウリは離婚後に精神を病んでいた時期がありました。今や、夢分析の世界で有名なユングに完璧主義者のパウリが出合ったのです。先生と生徒という関係を築き、生徒としてユングにパウリは科学的な批評を加えます。互いに有益な関係だったのでしょう。

因みにユング関連での兄弟弟子フロイトもユダヤ系です。アインシュタインもユダヤ系です。この切り口で考えていっても特有の文化に起因する思考的な共有点が見いだせると思います。思考の方法を考えるうえで、少し興味深い対象です。

パウリと1/137

そして、

パウリは最後まで愛した物理学を愛し続けました。

戦争での苦難の時代の後に帰国して、

病床でも完璧主義者として見舞客と議論を続けました。

その中で語り継がれている話があります。

微細定数と呼ばれる無次元量があって、

それはプランク定数に関わる相互作用を

特徴付ける量です。パウリはその値に最後まで、

こだわり抜きました。

もし、パウリが神に謁見したら、
神に微細定数 1/137.036...の
理論的根拠を尋ねたとしたら、
神様は物凄い速度で計算式を
書き連ねるだろう。その後、
きっとパウリは「違う！」
と唱えて、話し続けるであろう。

よもや、神様さえも「あ！」
と唱えるのではないか、
と不遜にも想像してしまいました。

〆　

 

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〆

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2020/09/19_初稿投稿
2021/04/25_原稿改定
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（2021年10月時点での対応英訳）

Its name is Wolfgang Ernst Pauli

Pauli is an Austrian-born Swiss physicist. It is famous for Pauli exclusion principle. It is easy to write the exclusion principle as the exclusion rate, but it is the exclusion principle. The "Pauli exclusion principle" is also called the "Pauli principle". He received the Nobel Prize in Physics in 1945 on the recommendation of Einstein.

Middlener Ernst comes from Pauli's godfather, Pauli's respected Mach. His father seems to have run a well-known Jewish publisher.

Now, regarding the specific content of the exclusion principle, the story begins with a spectroscopic experiment of sodium.

As a highly reproducible fact, Pauli hypothesized that spectroscopy when a magnetic field was applied was derived from the rotation of electrons, which he later named spin. A new quantum degree of freedom. He later formulates based on matrix mechanics and expresses it mathematically. Twice

Exchange between Pauli and celebrities

Personally, I'm interested in Pauli's guidance at Sommerfeld at the University of Munich. The teacher I was giving a lecture on was studying Sommerfeld, and he also told me the name of Mach. And he was connected to Mach Sommerfeld Pauli. And I will continue with another personal story. This is a post to the domain you are currently using. For some reason, I was about half a year old and didn't notice the omission of posts, but one day I was worried about "Pauli" and remembered the relationship with Sommerfeld.

And what surprised me as I continued to work in a hurry was that day was Pauli's birthday. It was the moment when 220 years had passed since Pauli was born. In the world of deep psychology, which Jung and his colleagues have mastered, we assume a "subconscious" between consciousness and unconsciousness, but I have thought about that for a moment. Was it the posting date decided under the subconscious? I have thought about it.
Well, if you think about it normally, it's just a coincidence.

Aside from the strange love triangle in my mind, Pauli seems to be a humanly interesting person. His unique intelligence attracts celebrities from all walks of life.

For example, shortly after completing his PhD, Pauzo was asked by Nmarfeld to write an encyclopedia article in German. The content was an article about the theory of relativity, but it took about two months to complete. The result is excellent enough to be peer-reviewed by Einstein himself, and it seems to be readable even today. Did Einstein notice Pauli's middle name? Did he know his relationship with Mach? I would like to find out if I have the opportunity. It is a love triangle of Mach Einstein Pauli.

A more strange connection is with the psychologist CG Jung. Pauli had a period of mental illness after his divorce. Now, the perfectionist Pauli meets Jung, who is famous in the world of dream analysis. He builds a teacher-student relationship, and Pauli gives Jung a scientific critique as a student. It must have been a mutually beneficial relationship. By the way, Jung's brother and disciple Freud are also Jewish. Einstein is also Jewish. Even if you think from this perspective, you can find a thoughtful shared point due to the unique culture. It's a little interesting when thinking about how to think.

Pauli and 1/137

And Pauli continued to love his beloved physics until the end. He returned home after a period of hardship in the war and continued to discuss with visitors as a perfectionist in bed. There is a story that has been handed down in it.

There is a dimensionless quantity called the fine constant, which is the quantity that characterizes the interactions involved in Planck's constant. Pauli was particular about that value until the end. If Pauli had an audience with God and he asked God for the rationale for the fine constant 1 / 137.036 ..., God would write the formulas at a tremendous speed. After that, Pauli will surely say "No!" And continue talking.

I have imagined that even God would say "Ah!".

こんにちはコウジです。「J・F・ジョリオ＝キューリー」の原稿を改定します。投稿作業としては関連リンク、内部リンクの改定、個別の人物の追加をしています。今後もご覧下さい。また、ブログ宣伝でツイッター使います。
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【1900年3月19日 〜 1958年8月14日】

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今回のご紹介はジャン・フレデリック・ジョリオ＝キューリーですが、J-F・ジョリオ=キューリーはフランスパリに生まれ、亡くなるまでパリで暮らしました。そんな人の58年の人生のご紹介です。名前の綴りはJean Frédéric Joliot-Curieとなります。著名なキューリー夫妻の娘婿としてご紹介するとわかりやすいでしょうか。つまり、義理の父はピエール・キュリー、義理の母はマリー・キュリー。義理の妹はエーヴ・キュリーとなります。

このご紹介の中でフレデリックとご紹介していきますが、フレデリックはラジウム研究所でマリ・キューリーの助手となりました。その研究所でマリの娘イレーヌを知り交際を深め。まもなく2人は結婚しました。その時点で姓を「ジョリオ＝キューリー」としたのです。ジョリオはフレデリックの血筋の名前でキューリーはイレーヌの血筋の名前でした。二人は後に一緒にノーベル賞を受けます。

フレデリックとイレーヌの夫婦は同位体元素への反応過程を研究して新しい物質を作り上げたのです。具体的にはアルミニウムに対してアルファ線を照射したときに人工放射性同位元素である30P（リン30）が発生したのです。その後、フレデリックはフランス原子力庁の長官としてフランス初の原子炉を1947年に建設するプロジェクトに加わります。原子力の平和的な利用と環境に及ぼす影響については各論があると思えますが、今のフランスの電源構成に大きな影響を与えた人だと言えます。

政治的な活動としてフレデリックは第二次世界大戦時にはナチスドイツに対抗するレジスタンス運動に参加しました。そして終戦後は先述したフランス原子力庁の仕事をしながらフランス国立科学研究センター総裁、コレージュ・ド・フランスの教授も務めていました。他、パグウォッシュ会議（核兵器と戦争の廃絶を訴える国際会議）の創始、世界平和評議会の初代議長、フランス共産党の党員と多方面で尽力し活躍をしました。

教育者としてフレデリックは日本初の女性物理学者である湯浅年子に物理学を指導しています。その実績も我々日本人には新鮮なのではないでしょうか。本当に多彩な魅力を持っていた人だと言えます。

更に意外な側面は柔道との関わりです。フレデリックはフランス柔術クラブの名誉会長でした。柔道創始者の嘉納治五郎も就いていた役職です。フレデリックがいかにフランス国民から敬愛されていたかがわかりますね。

 

〆最後に〆

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（対応英訳）

Introducing this time is Jean Frederick Jorio-Curie, but JF Jorio-Curie was born in Paris, France and lived in Paris until his death. This is an introduction to such a person's 58-year life. His name is spelled Jean Frédéric Joliot-Curie. Is it easy to introduce as the son-in-law of the famous Mr. and Mrs. Curie? That is, his father-in-law is Pierre Curie and his mother-in-law is Marie Curie. His sister-in-law will be Ave Curie.

In this introduction, I will introduce you to Frederick, who became an assistant to Marie Curie at the Radium Institute. He got to know Mali's daughter Irene at the institute and deepened his relationship. Soon the two got married. At that point he changed his surname to "Jorio-Curie". Jorio was the name of Frederick's lineage and Curie was the name of Irene's lineage. The two will later receive the Nobel Prize together.

The couple of Frederick and Irene studied the process of reaction to isotopes and created a new substance. Specifically, when aluminum was irradiated with alpha rays, the artificial radioisotope 30P (phosphorus 30) was generated. Frederick then joined the project to build France's first nuclear reactor in 1947 as Secretary of the French Atomic Energy Agency. There seems to be some debate about the peaceful use of nuclear energy and its impact on the environment, but he is one of the most influential people in France's current power mix.

As a political activity, Frederick participated in the resistance movement against Nazi Germany during World War II. And after the end of the war, he was also the president of the French National Center for Scientific Research and a professor at Collège de France, while working for the French Atomic Energy Agency mentioned above. He and others have worked extensively with the founding of the Pugwash Conference (an international conference calling for the abolition of nuclear weapons and war), the first chairman of the World Peace Council, and members of the French Communist Party.

As an educator, Frederick teaches physics to Toshiko Yuasa, Japan's first female physicist. I think that achievement is also fresh for us Japanese. It can be said that he really had a variety of charms.

A more surprising aspect is the relationship with judo. Frederick was the Honorary Chairman of the French Jiu-Jitsu Club. He was also in the position of Judo founder Jigoro Kano. You can see how Frederick was loved by the French people.

こんにちはコウジです。「ボーズ」の原稿を改定します。投稿作業としては関連リンク、内部リンクの改定、個別の人物の追加をしています。今後もご覧下さい。また、ブログ宣伝でツイッター使います。
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【1894年1月1日生まれ ~ 1974年2月4日没】

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BOSEという名前の読み方

ボーズ（BOSE)は珍しいインド人物理学者です。

フルネームで名前を書き下すと、

　サティエンドラ・ナート・ボース

：Satyendra Nath Bose　となります。

以下、ボーズの名前に濁音がついていますがご了承下さい。

名前の最後の「ズ」の所です。BEC（ボーズアインシュタイン凝縮）、ボゾンといった用語で学生時代に議論して、その感覚がどうしても消えません。そもそも実際の綴りはBOSEでしすし、正式にはボースと発音するようで、Wikipediaの記載もボースです。しかし、そもそも、

ここに拘っている人は少ない印象です故、特に訂正しません。

BOSEの物理学での業績

さて、インドは独自の数学体系を持ち計算（暗算）方式も独自の形式を持ちます。そんな学問体系で素粒子の世界に挑んだボーズは統計力学で今世紀初頭にEinsteinと共に今でいうBOSE粒子群（BOSON)の振る舞いを定式化するのです。1924年にアインシュタインへ論文を送った時点が始まりです。

その論題は「プランクの放射法則と光量子仮説」でした。アインシュタインはその仕事を高く評価して後にそれを発展させますが、学会で討議する以上の交流は未だ私には調べきれていません。インド独自の学問体系の中でボーズ粒子は育っていったと考えています。後に英国の王立協会からフェローに任命されていますので最後のリンクにイギリスは含めました。

BOSNとFERMION

前段の知識として後世の理解で整理すると素粒子はスピン角運動量の数でBOSONとFERMIONの二種類に分かれます。いわゆる凝縮系の世界でもBOSONは特異な振る舞いを示します。具体的にBOSONとは光子、音子、ウィークボソン、グルーオン、π中間子やK中間子、D中間子、B中間子、ρ中間子、等でスピンの奇遇性からボゾンに分類されて、BOSE−EINSTEIN統計に従います。

BOSEの人物像

ただ残念な事に西洋の学者と異なり、インド系のボーズは「人となり」が伝わっていません。何よりボーズの業績である、BOSONで名を残しています。私がインドに行って調べたいくらいですがあいにく機会ができません。
いつか調べてみたいと思っています。

その時は関係者と話す時に「ボース」と心がけながら話そうと思います。人の名前は間違えると違和感を与えますからね。いや、ひょっとしたら関係者も「ボーズ」を多用するかもしれません。その確認も小さな楽しみです。

〆

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（2021年10月時点での対応英訳）

How to read BOSE（iN jAPAN)

BOSE is a rare Indian physicist. If you write down the name with the full name,

Satyendra Nath Bose

: It will be Satyendra Nath Bose. Please note that the name of Bose has a voiced sound below. This is the last "Z" in the name. When I was a student, I argued with terms such as BEC (Bose-Einstein Condensation) and Boson, and that feeling never disappeared.

In the first place, the actual spelling is BOSE, and it seems to be officially pronounced as Bose, and the description on Wikipedia is also Bose. However, in the first place, I have the impression that few people are concerned about this, so I will not make any corrections.

BOSE's achievements

By the way, India has its own mathematical system and its own calculation (mental arithmetic) method. Bose, who challenged the world of elementary particles with such an academic system, uses statistical mechanics to formulate the behavior of what is now called the BOSE particle group (BOSON) with Einstein at the beginning of this century.

He began when he sent a treatise to Einstein in 1924. The subject was "Planck's law of radiation and the photon hypothesis." Einstein appreciates his work and develops it later, but I haven't been able to find out more than the discussions at the conference. I believe that bosons grew up in India's unique academic system. I was later appointed as a Fellow by the Royal Society of England, so I included the United Kingdom in the last link.

BOSN and FERMION

Elementary particles can be divided into two types, BOSON and FERMION, according to the number of spin angular momentums. Even in the so-called condensed world, BOSON behaves peculiarly.
Specifically, BOSON is classified into bosons based on the oddity of spins such as photons, phons, weak bosons, glueons, π mesons, K mesons, D mesons, B mesons, and ρ mesons, and follows BOSE-EINSTEIN statistics.

BOSE portrait

Unfortunately, unlike Western scholars, Bose of Indian descent does not convey "becoming a person". Above all, he has left his name in BOSON, which is the achievement of Bose. I would like to go to India to find out, but unfortunately I can't get the chance. I would like to find out someday. At that time, when I talk to the people concerned, I will try to talk with "Bose" in mind. If you make a mistake in a person's name, it will make you feel uncomfortable. No, maybe the people involved may also use "Bose" a lot. The confirmation is also a little fun.

〆

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コンプトン効果

アメリカのコンプトンは波動の粒子性を示した実績と

マンハッタン計画で指導的役割を果たしたことで

知られています。コンプトンは1919年に英国の

キャンデビッシュ研究所に留学しました。

キャンでビッシュ研究所でガンマ線の散乱・吸収を研究します。「波動のコンプトン効果」を発見するのです。コンプトンの考えは今では量子力学の

基幹をなしていますが、大まかには以下の理解をしていれば良いと思います。つまり、

「微視的に物事を考え始めた時に粒子性と

波動性が同時に具現化する」

ということです。

コンプトンの考えで話を進めると自由電子により散乱されたX線量子がより長い波長となるという事実に対して

「波長が長くなる状態」つまり

「光線のエネルギーが落ちる状態」で

粒子性に着目して弾性散乱の視点で考えていくのです。

コンプトンの微視的な視点　

具体的に量子力学では不確定関係という枠組みで物事を考えますので２つの値が同時に確定しなかったりします。例えば位置と運動量を同時に確定しません。また、時間とエネルギーを同時に確定しません。但し、時間×エネルギーや位置×運動量といった値を物理量として確定出来るのです。これは作用と呼ばれる次元の物理量です。時間という物理量やエネルギーという物理量と関連していますが異なります。

以上は量子力学を理解した人々には納得出来ても一般の人々には中々説明がし辛い部分です。誤解無く伝わっているかいつも不安になります。そんな意識改革をコンプトンが進めていたのですね。波動として考えていたガンマ線やX線に粒子性を見出したのです。

コンプトンとマンハッタン計画　

また、コンプトンはマンハッタン計画を進めた主要メンバーでもあります。そもそも原子爆弾は原子炉の製造から計画しなければいけません。計画の中でウランをプルトニウムに変換して、プルトニウムとウランの混合物からプルトニウムを分離するプロセスが必要です。コンプトンはこのプロセスをSEとして設計してプロジェクトが進んでいく現場で働きました。

また、原子爆弾を兵器として使用するには敵国で使用時に、出来るだけ早くに最大限の攻撃力を発揮しなといけませんが、そうした損傷兵器の仕組みをを設計する方法についてもコンプトンは計画をしていきました。なお同計画はオッペンハイマーの設計もあり、フェルミやローレンスとの議論も経ています。全米の知能を集め計画を進めていたのです。

 

そしてコンプトンの業績はノーベル賞を初めとする蒼々たる栄誉で称えられています。それと同時に、マンハッタン計画の主導者として計画自体の是非を論じる際に何度もその名があがります。

もともとは、コンプトンはもともと星の好きな少年でした。そんな所からガンマ線の究明に話が進みましたが、彼の名はガンマ線検出の為のNASAの衛星に残されています。

〆

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（2021年10月時点での対応英訳）

Compton effect

Compton in the United States is known for its track record of wave particle nature and for its leadership role in the Manhattan Project. Compton studied abroad at the Candevisch Institute in the United Kingdom in 1919, where he studied gamma-ray scattering and absorption.

There he discovers the "Compton effect of waves".
This idea is now the basis of quantum mechanics, but I think it is good to have the following general understanding. In other words, "when you start thinking microscopically, particle nature and wave nature are realized at the same time." If we proceed with that idea, we will focus on the particle nature in the "state where the wavelength becomes longer", that is, the "state where the energy of light rays falls", in contrast to the fact that the X-ray quantum scattered by free electrons has a longer wavelength. Think from the perspective of elastic scattering.

Compton's microscopic perspective

Specifically, in quantum mechanics, things are considered in the framework of an uncertain relationship, so two values ​​may not be fixed at the same time. For example, the position and momentum are not fixed at the same time. Also, time and energy are not fixed at the same time. However, values ​​such as time x energy and position x momentum can be determined as physical quantities. This is a physical quantity of a dimension called action. It is related to but different from the physical quantity of time and the physical quantity of energy.

The above is a part that is difficult to explain to the general public even if it is convincing to those who understand quantum mechanics. I'm always worried if it's transmitted without any misunderstandings. Compton was promoting such a change in consciousness. He found particle nature in gamma rays and X-rays, which he thought of as waves.

Compton and Manhattan Project

Compton is also a key member of the Manhattan Project. In the first place, the atomic bomb must be planned from the production of the reactor. Therefore, a process is required to convert uranium to plutonium and separate plutonium from the mixture of plutonium and uranium. Compton designed this process as an SE and worked in the field where the project progressed.

In addition, in order to use an atomic bomb as a weapon, it is necessary to exert maximum attack power as soon as possible when using it in an enemy country, and Compton also plans how to design the mechanism of such a damaged weapon. I went on. The plan was also designed by Oppenheimer and has been discussed with Fermi and Lawrence. He was gathering intelligence from all over the United States and working on a plan.

And Compton's achievements are praised for its lush honors, including the Nobel Prize. At the same time, as the leader of the Manhattan Project, he is often mentioned when discussing the pros and cons of the plan itself.

Originally, Compton was originally a star-loving boy. From that point on, we went on to investigate gamma rays, but his name remains on NASA's satellite for gamma ray detection.

〆

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【1892年8月15日生まれ~1987年3月19日没】

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名門家に生まれたド・ブロイ

ルイ・ド・ブロイはフランス貴族、公爵の血を引いてます。

その血筋は由緒正しいのです。そもそも、

フランス国王ルイ14世により授爵頂いていた

名門貴族・ブロイ家の血筋であって、ルイ・ド・ブロイは

直系子孫です。兄の没後は兄に子供が居なかった

事情もあって、正式に侯爵家の当主を務めています。

ルイ・ド・ブロイはフランスの首相を二期務めた第4代の当主であるアルベール・ド・ブロイの孫です。それだから、ルイの生誕時に、その父は当時公子でした。こんな逸話が沢山あるのですね。

そんなルイ・ド・ブロイは独自に優れた仮説を進め、

ド・ブロイ波（物質波）の考えにたどり着くのです。

ドブロイの物質波　

そのルイ・ド・ブロイの考えは初め、中々理解されませんでした。関連して超有名なエピソードがあります。

ルイ・ドブロイの博士論文の審査過程で教授達がド・ブロイの考えを理解出来ず、かのアインシュタインに意見を求めたのです。すると、「ド・ブロイの考えは博士論文よりもノーベル賞に値する」とアインシュタインから評価され、絶賛され、更に物質波の考えを進めていく事が出来たのです。

その考えはパラダイムシフトでした。粒子の二面性の考えは現代量子力学の根幹をなしていて、とても大事な考えです。ドブロイを含めた学者達が議論を重ね、当時の物理学の常識を変えていったのです。

 

物質の二面性

波が粒子性を持つのと同時に、粒子であると考えられていた電子も、実際には波動性を持つだろうという考えがドブロイ波の本質です。現代量子力学の理解ではこの二面性は当たり前ですが、波動性を持つ故に特定元素の周りを周期的に運動すると考えた時に電子は特定波長の整数倍のみ許された軌道を描いていると考えられるのです。

実際に我々は原子の周りを運動する電子を直接の観測にかける事は出来ません。しかし、水素、ヘリウム、リチウム、、と色々な原子を考えていった時に、それらを構成する陽子と中性子の結合条件を詳細に吟味した結果として電子の軌道半径には規則があり、ド・ブロイ波の理論が理に叶うのです。

逆に考えれば特定波長の整数倍の運動しか、その電子には許されないのです。特定原子核の周りを回る電子は特徴的な波長の整数倍を定常状態として周期運動を続け、定常状態間の遷移が起きる際に放射線が生じる事実は、ドブロイを初めとする考えがあってこそ成立する概念なのです。それこそが電子の存在なのです。

実際に数年後にルイ・ド・ブロイはノーベル賞を受賞します。いつの時代も中々、新しい考えは理解出来されないものですね。

〆

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De Broglie was born into a prestigious family

Louis de Broglie is of the duke's blood, a French aristocrat. The lineage is venerable. In the first place, Louis de Broglie is a direct descendant of the prestigious nobleman, the Broy family, who was conferred by King Louis XIV of France. He is officially the head of the Marquis family, partly because his brother had no children after his brother's death.

Louis de Broglie is the grandson of Albert de Broglie, the fourth head of the French Prime Minister for two terms. So, at the time of Louis' birth, his father was a prince at the time. There are many such anecdotes. Such Louis de Broglie advances his own excellent hypothesis and arrives at the idea of ​​de Broglie wave (material wave).

Matter wave of debroi

The idea of ​​Louis de Broglie was not well understood at first. There is a related super famous episode. During the process of reviewing Louis de Broglie's dissertation, the professors could not understand De Broglie's ideas and asked Einstein for his opinion.

Then, "De Broglie's idea deserves the Nobel Prize more than his dissertation," was evaluated and praised by Einstein, and he was able to further advance the idea of ​​material waves. The idea was a paradigm shift. The idea of ​​two-sidedness of particles forms the basis of modern quantum mechanics and is a very important idea. Scholars, including Matter Wave, had many discussions and changed the common sense of physics at that time.

Two-sidedness of matter

The essence of de Broglie waves is the idea that at the same time that waves have particle nature, electrons that were thought to be particles will actually have wave nature. This duality is natural in the understanding of modern quantum mechanics, but when we think that it moves periodically around a specific element because it has wave nature, it is said that the electron draws an orbit that is allowed only an integral multiple of the specific wavelength. You can think of it. In fact, we cannot directly observe the electrons moving around an atom.

However, when considering various atoms such as hydrogen, helium, and lithium, as a result of detailed examination of the bonding conditions of the protons and neutrons that compose them, there is a rule in the orbital radius of the electron, and de Broglie. The theory of waves makes sense. Conversely, the electron is only allowed to move an integral multiple of a specific wavelength.

The fact that electrons orbiting around a specific nucleus continue to move periodically with an integral multiple of the characteristic wavelength as a steady state, and radiation is generated when a transition between steady states occurs is only possible with the idea of ​​de Broglie. It is a concept to do. That is the existence of electrons.

In fact, a few years later Louis de Broglie will win the Nobel Prize. It's hard to understand new ideas in all ages.

〆

こんにちはコウジです。「仁科 芳雄」の原稿を改定します。投稿作業としては関連リンク、内部リンクの改定、個別の人物の追加をしましています。今後もご覧下さい。また、ブログ宣伝でツイッター使います。
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【1890年12月6日生まれ ~ 1951年1月10日没】

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人を育てた仁科さん

仁科芳雄は稀代の「人たらし」だったと言われています。仁科さんは人に惚れ込む性格でした。仁科さんが人に入れあげる性格で、その人の良い所を見つけて、それを伸ばす。そんな仁科さんの元に人が集まる。そんな風にして沢山の人々が仁科さんの下に集まり、その人達を育てあげていった凄さが仁科さんにはあるんです。

仁科さん本人はオランダ・コペンハーゲンのニールス・ボーアのもとで育ち、その自由闊達なコペンハーゲンの学風を日本に持ち込み、多くの学者を育てました。1928年にオスカル・クラインとコンプトン散乱の有効断面積を議論しています。また帰国後にはハイゼンベルクやディラックを日本に招待して日本の中での物理学への理解を深め啓蒙活動を続けています。更には、師であるボーアを日本に呼び寄せています。

仁科さんとサイクロン　

研究内容として仁科さんはサイクロンの建設を進めて、様々な成果をあげてます。そのサイクロンを大型化する際には仁科さんは大変苦労しています。先行するカリフォルニア大学のローレンスとは日米関係の悪化に伴い関係が悪くなっていったのです。実際、サイクロトロン関係の情報交換は軍事的な側面を持つので出来なります。そして終戦と共に、仁科さんが苦心して作り上げたサイクロンはGHQにより東京湾に破棄されてしまいます。

仁科さんの晩年　

戦後には仁科さんは理化学研究所の所長を務め、科研製薬の前身となる会社で社長を務めましたが、肝臓ガンを患い61歳で亡なってしまいます。放射線被ばくの影響もあったであろうと言われていて、残念です。多くの人材育成に捧げた人生だったと感じています。

〆
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2020/12/13_初版投稿
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Nishina who raised people

Yoshio Nishina is said to have been a rare "human being". Nishina-san had a personality that fell in love with people. He has the personality that Nishina puts into a person, and he finds the good points of that person and develops them. People gather under Mr. Nishina. In that way, many people gathered under Mr. Nishina, and Mr. Nishina has the awesomeness of raising them.

Mr. Nishina himself grew up under Niels Bohr in Copenhagen, the Netherlands, and brought his free-spirited Copenhagen academic style to Japan and raised many scholars. He discusses the effective cross-sectional area of ​​Compton scattering with Oskar Klein in 1928. After returning to Japan, he invited Heisenberg and Dirac to Japan to deepen his understanding of physics in Japan and continue his enlightenment activities. In addition, he is calling his teacher, Bohr, to Japan.

Nishina-san and Cyclone

As a research content, Mr. Nishina is proceeding with the construction of a cyclone and has achieved various results. Mr. Nishina is having a great deal of trouble in enlarging the cyclone. His relationship with the University of California, Berkeley, which preceded him, became worse as the relationship between Japan and the United States deteriorated. In fact, exchanging information related to cyclotrons is possible because it has a military aspect. And at the end of the war, the cyclone that was painstakingly created will be destroyed by GHQ in Tokyo Bay.

Nishina's later years

After the war, Mr. Nishina was the director of RIKEN and the predecessor of Kaken Pharmaceutical, but he suffered from liver cancer and died at the age of 61. It is a pity that he was said to have been affected by radiation exposure. He feels that he was a life dedicated to a lot of human resources development.

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【1891年10月20日 ~ 1974年7月24日】

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ラザフォードの弟子チャドウィック

ジェームズ・チャドウィックは研究環境で恵まれていました。

マンチェスター大学の時代からラザフォードの指導を受け、海外修業時代にはガイガーの下で放射線計測の知見を積み上げました。開発されたばかりのガイガーカウンターを使い放射線特性での実績をあげます。第一次大戦終了後はケンブリッジ大学のキャベンディッシュ研究所で再びラザフォードの下で研究を続けます。ドクター修了後も10年以上、ラザフォードの助手を務めていました。

キャンデビッシュ研究所での討論や助言は多分に有益だったであろうと思われます。チャドウィック以外にも有能な研究者達が集まっていました。その中で議論を交わしたのです。そんな中でチャドウィックは中性子を発見していきます。

チャドウィックと中性子

ベリリウムにアルファ粒子を衝突させたボーテ【Walther Bothe（独）】の1950年代の実験でチャドウィックは知見を得て電荷をもたない理論的な粒子である「中性子」を予感し考察を進め、キューリ夫妻の息子であるイレーヌ・ジョリオ＝キュリーによるポロニウムとベリリウムの行った1932年の実験検証を進めます。実験装置を工夫し、理論を完成させます。原子核の理解にとって大きな前進です。中性子が説明されたのです。

ハイゼンベルク が中性子とは陽子と電子の組ではなく新たな核子であると考察していましたが質量は未確定でした。その時点では実態の完全把握が未完でした。そうした中性に対してチャドウィックは明確に質量を示し、重陽子の光壊変によって中性子質量を確定します。その発見で原子構造をまた一つ明らかにしたのです。更にチャドウィックは中性子がガン治療に有益であろうと考えます。

 軍需産業と物理学者

ただ残念な事に、チャドウィックの時代は世界大戦の時代と重なります。マンハッタン計画ではイギリスチームのリーダーとして計画を進めていました。トリニティー実験も目の当たりにしたようです。自身が心血を注いで作り上げた概念が政治的に利用されていく有り様をチャドウィックは、どう感じていたのでしょうか。不満だった筈です。

その他、パウリとの議論の発展、サイクルトロンの導入、ノーベル賞の賞金の使い道について追って、きちんと整理して再投稿したいです。本稿はひとまず筆を納めます。チャドウィックはキーズ・カレッジの学寮長として晩年を過ごしています。そして、リヴァプール大学には彼の名を冠した研究所が残っています。

〆

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Rutherford's disciple Chadwick

James Chadwick was blessed with a research environment. He has been under the guidance of Rutherford since the days of the University of Manchester, and during his overseas studies he accumulated his knowledge of radiation measurement under Geiger. He uses the newly developed Geiger counter to achieve a proven track record in radiation characteristics. After the end of World War I, he continued his work under Rutherford again at the Cavendish Laboratory at the University of Cambridge. After graduating from his doctor, he was an assistant to Rutherford for more than 10 years. The discussions and advice at the Candebish Institute were probably helpful. In addition to Chadwick, talented researchers were gathered. We had a discussion in that. Meanwhile, Chadwick discovers neutrons.

Chadwick and neutrons

In the 1950s experiment of Beaute [Walther Bothe (Germany)] in which alpha particles collided with berylium, Chadwick gained knowledge and foresaw "neutrons", which are theoretical particles without electric charges, and proceeded with consideration. We will proceed with the 1932 experimental verification of polonium and berylium by Irene Joliot-Curie, the son of Mr. and Mrs. Curie.

He devises experimental equipment and completes the theory. It's a big step forward in understanding the nucleus. Neutrons were explained. Heisenberg considered that neutrons are new nucleons rather than proton-electron pairs, but their masses are uncertain. At that time, a complete grasp of the actual situation was incomplete. Chadwick clearly indicates the mass for such neutrality, and the neutron mass is determined by the photodestruction of deuterons. The discovery revealed another atomic structure. In addition, Chadwick believes that neutrons may be beneficial in treating cancer.

Munitions industry and physicist

Unfortunately, the era of Chadwick overlaps with the era of World War. He was the leader of the British team in the Manhattan Project. He also seems to have witnessed the Trinity experiment. How did Chadwick feel that the concept he had created with all his heart and soul was being used politically? He must have been dissatisfied.

In addition, I would like to keep track of the development of discussions with Pauli, the introduction of Cycletron, and the use of the Nobel Prize money, and repost it properly. This article will be written for the time being. Chadwick spends his later years as a dorm director at Keys College. And the University of Liverpool still has a laboratory bearing his name.

〆

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【1889年11月20日 ~ 1953年9月28日】

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ハッブルの意外な側面

ハッブルは近代の天文学者で、

膨張宇宙論を特徴づける

ハッブルの法則等が有名です。

そんな大天文学者ですが、高校時代は陸上でイリノイ州の記録を更新したりしていました。そんな少年時代は後の人生と全く違いますね。そして、大学時代はボクシングでならし、とあるプロモーターから世界チャンピオンとの一戦を持ちかけられた程の強さでした。これまた意外ですね。

ハッブルの業績

ハッブルの業績で大きいのは赤方偏移の発見でしょう。1929年にセファイド変光星の観測から明るさと変光周期の関係を観測していく事で赤方偏移の考え方を導きました。

赤方偏移とはドップラー効果を考慮した考えで観測可能な大部分の銀河の光が波長の短い方向（赤い色の方向）へ偏している現象です。遠ざかっていく救急車の音が鈍くなっていく様子を思い出してください。　ハッブルが考える宇宙論では、無論、直接の実験は出来ません。使える理論も検証の為に理論が必要となる学問体系でした。反面ハッブル提唱の赤方偏移は宇宙理論に明快な方向性を与え、次の考えに繋がっていくのです

その後のハッブルの軌跡

赤方偏移の考えから
膨張宇宙論の考えが裏付けられ、ひいては
ビックバーン理論へとつながっていったのです。

また、我々が暮らす銀河と
別の銀河を見つけた業績も特筆するべきです。

〆

 

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The surprising side of Hubble

Hubble is a modern astronomer who is famous for Hubble's law, which characterizes the theory of expanding cosmology. Although he is such a great astronomer, he used to break records in Illinois on land when he was in high school. Such a boyhood is completely different from later life. And when I was in college, I was so strong that I was able to get used to boxing and a promoter offered me a fight against a world champion. This is also surprising.

Hubble's achievements

Hubble's achievements will be the discovery of a redshift. He derived the idea of ​​redshift by observing the relationship between brightness and variable period from the observation of Cepheid variable stars in 1929. Redshift is a phenomenon in which the light of most galaxies that can be observed is biased toward a shorter wavelength (red direction) in consideration of the Doppler effect. Recall that the sound of an ambulance moving away is slowing down. Twice

Hubble's cosmology, of course, does not allow direct experiments. The theory that can be used was also an academic system that required theory for verification. On the other hand, Hubble's redshift gives a clear direction to the theory of the universe and leads to the next idea.

Hubble's trajectory after that

The idea of ​​redshift supported the idea of ​​expanding cosmology, which in turn led to the Big Burn theory.

Also noteworthy is his achievement in finding a galaxy different from the one we live in.

〆

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　実験家ゲルラッハ

ゲルラッハはシュテルンと共に行った

実験で有名です。

本ブログの中ではシュテルンのご紹介は関連人物を中心としており、実験内容が伝えられていませんでした。対照的にゲルラッハと実験内容について語りたいと思います。

その実験はゼーマンとローレンツによる実験と通じる部分があります。古典的な考えだけでは説明出来ない量子力学的な状態の縮退を考慮する必要があるという結論に繋がります。

ゼーマン効果ではナトリム原子からの電磁波が対象で波動的側面から現象が理解できます。一方のゲルラッハの実験では加熱して蒸発した銀粒子が対象ですで粒子的側面から現象が理解できます。其々の実験対象において磁場をかけた時に縮退が解けていく様子が観察されます。古典的な予測では輝点に幅が出ると予想されます。二つの輝点に分かれる現象は古典的に説明が出来ません。

実験の歴史的意義　

具体的にゲルラッハとシュテルンが行った実験では、磁場で銀粒子の中の電子スピンが分離されています。加熱された銀粒子がビーム状に放射されている時にビーム経路に対して垂直に磁場をかけます。壁に当てたビームの輝点を見てみた時に古典論では輝点は一つです。所が、ゲルラッハとシュテルンの実験では「縮退の解けた」2点がはっきりと見てとれたのです。

量子力学的な考えに従うと、電子はスピンを持ち、磁場に対して同じ方向のスピンと逆の方向のスピンが存在します。だから、磁場に対する軌跡が異なるのです。

この実験はゲルラッハが実現したようですがシュテルンがドイツから亡命していた事情と、政治絡みの判断、が相まって当初はゲルラッハの名は表に出ませんでした。

後日談　

さて、話を現代に近づけると、2012年に日本で半導体内部で同じ原理を使い同じ結果を得てます。アイディアの種は色々な所にありますね。

強磁性体外部磁場を用いずに電子のスピン
を揃えることに世界で初めて成功_2012年12月

https://www.ntt.co.jp/journal/1212/files/jn201212058.pdf

〆

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Famous experimenter Gerlach

Gerlach is famous for his experiments with Stern. The introduction of Stern was centered around related people, and the content of the experiment was not communicated. I would like to talk about Gerlach and his experiments. The experiment has some similarities to the experiment by Zeeman and Lorenz. It leads to the conclusion that it is necessary to consider the degeneracy of quantum mechanical states that cannot be explained by classical ideas alone.

In the Zeeman effect, electromagnetic waves from Natrim atoms are targeted, and the phenomenon can be understood from the wave side. On the other hand, in the Gerlach experiment, the target is silver particles that have been heated and evaporated, and the phenomenon can be understood from the particle side. It is observed that the degeneracy is released when a magnetic field is applied to each experimental object. The classical prediction is that the bright spots will be wider. The phenomenon of splitting into two bright spots cannot be explained classically.

Historical significance of the experiment

Specifically, in the experiments conducted by Gerlach and Stern, the electron spins in the silver particles are separated by a magnetic field. When the heated silver particles are radiated in a beam shape, a magnetic field is applied perpendicular to the beam path. When you look at the bright spots of the beam that hits the wall, there is only one bright spot in classical theory. However, in the experiments of Gerlach and Stern, two points that were "degenerate" were clearly visible.

According to quantum mechanics, electrons have spins, and there are spins in the same direction and spins in the opposite direction to the magnetic field. Therefore, the trajectory with respect to the magnetic field is different. This experiment seems to have been realized by Gerlach, but the name of Gerlach was not revealed at the beginning due to the combination of Stern's exile from Germany and political judgment.

Later talk

Now, let's get closer to the present age. In 2012, we used the same principle inside semiconductors in Japan and obtained the same results. There are many seeds of ideas.

World's first success in aligning electron spins without using ferromagnets or external magnetic fields_December 2012

https://www.ntt.co.jp/journal/1212/files/jn201212058.pdf

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【1889年2月7日 ~ 1976年4月4日】

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アメリカに帰化したナイキストの生まれ

ナイキストはスウェーデンに生まれました。

1907年に家族がアメリカ合衆国に移り住み

その後、帰化しています。その時点でナイキストはハイスクール修了くらいでしょう。アメリカの名門イェール大学を卒業した後に1917年からAT&T研究所で研究します。その後にナイキストはベル研究所で研究します。アインシュタインがブラウン運動で考えた様に、ナイキストは微視的な分子の運動と巨視的に観測される物理量の間の応答関係を考えています。

ベル研究所でナイキストは研究を進め1926年にジョンソンが発見した熱雑音に対して、「揺動散逸定理」を駆使して理論的な根拠を与えます。そこでいう熱雑音とは揺らぎという言葉でも表現されます。例えば交流電流が流れる時の熱雑音を考えてみると、流れる交流の周波数に関わらずに回路の設計とも無関係に電流が流れる時点で生じます。熱雑音とはそうした性質を持つ物理量なのです。

　ナイキストの様々な業績

また、ナイキストは一方でFB（フィードバック）増幅器の安定性を研究します。別途、特筆すべきは離散化された信号のサンプリングに関する処理手法でしょう。そのナイキストが提唱した周波数はナイキスト周波数と呼ばれ信号処理の世界では今や基礎的な理念となっています。実用的には２の8乗である256から考えて、2.56倍のサンプリング周波数を使い計測する事で（主流となっている回路設計では）ナイキスト周波数を保証しています。

また、彼の考案した「ナイキスト線図」は極座標を使い対象系の安定性を議論します。ナイキスト線図も系の安定性を考える為に現代の信号処理の世界で使われていて、今でも市販のアナライザーに一つの機能として搭載されています。そうした数々の成果をナイキストは残しました。

〆

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Nyquist naturalized in the United States

Nyquist was born in Sweden. He has been naturalized since his family moved to the United States in 1907. At that point, Nyquist will have completed high school. He has been studying at the AT & T Institute since 1917 after graduating from the prestigious Yale University in the United States. Nyquist then studies at Bell Labs.

As Einstein thought in Brownian motion, Nyquist considers the response relationship between microscopic molecular motion and macroscopically observed physical quantities. At Nokia Bell Labs, Nyquist pursues his research and uses the "fluctuation-dissipation theorem" to provide a rationale for the thermal noise discovered by Johnson in 1926. The thermal noise there is also expressed by the word fluctuation. For example, considering the thermal noise when an alternating current flows, it occurs when the current flows regardless of the frequency of the flowing alternating current and regardless of the circuit design. Thermal noise is a physical quantity that has such properties.

Various achievements of Nyquist

Nyquist also studies the stability of FB amplifiers, on the other hand. Separately, what should be noted is the processing method related to sampling of discretized signals. The frequency advocated by Nyquist is called the Nyquist frequency and is now a basic idea in the world of signal processing. Practically, considering from 256, which is 2 to the 8th power, the Nyquist frequency is guaranteed (in the mainstream circuit design) by measuring using a sampling frequency of 2.56 times.

In addition, his "Nyquist diagram" uses polar coordinates to discuss the stability of the target system. The Nyquist diagram is also used in the modern signal processing world to consider the stability of the system, and is still installed as a function in commercially available analyzers.