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物理の地図~揺らぐ異世界;量子論~

2014.12.21.Sun.01:48

続いて、小さな世界へ足を踏み入れてみよう。

力学で扱っていたのは、粒(質点)やその集まりだった。
電磁場は、波の性質を持っていた。

ひとまず、粒の大きさ(系のスケール)をどんどん小さくしていこう。
すると、粒が波のような性質を見せる。

実は、逆に波が粒のように見えもする。

粒子がそこに居ることさえ曖昧になってくる。

気付けば、諸君は量子論の世界に立っている。


■量子力学

ずばり、小さなものを記述する物理である。
ニュートン力学とは、まったく異なる世界が広がっている。

諸君は、ものごとを確率的に扱う必要に迫られるのだ。


教科書については山ほどあり、どれを紹介するべきか迷ってしまう。

ひとまず、
量子力学〈1〉 (小出)
量子力学〈2〉 (小出)
は、悪くない評判を多く聞く。

続いて、演習書の王道を紹介すると、
(◆基礎量子力学 (猪木=川合))
量子力学1 (猪木=川合)
量子力学(2) (猪木=川合)
である。
演習問題を解くには最適の本であり、演習を解きつつ理論を学ぶことも可能だ。

一度、学んでみて頭が混乱してきたら、
現代の量子力学(上) 第2版 (サクライ)
現代の量子力学〈下 (サクライ)
を読むとこんがらがっていた何かがすっとほどけるかもしれない。

ちなみにこの教科書は、理論の構造を解説している本だ。
よって、この本を読んでも問題が解けるようにはならないことには注意がいる。


さて、力学で質点があまりにも早く動くと相対論という新たな理論が必要となった。
量子力学では、どうだろうか?

■場の量子論

場の量子論という理論では、量子力学と特殊相対論が共存する。
これにより量子力学では対応できなかった現象が記述できるようになるのだ。

具体的には、電磁気学を量子的に扱ったQuantum Electrodynamics(量子電磁力学、QED)などを理解できるようになる。

また、場の量子論という“手法”は、現代の物理で一番広く使われている道具でもある


場の量子論の教科書を紹介する前に、
サクライ上級量子力学〈第1巻〉輻射と粒子
サクライ上級量子力学〈第2巻〉共変な摂動論
を揚げておこう。

これは、相対論的量子力学の教科書で、場の量子論の導入を与える。


場の量子論の教科書も様々なものがある。

現段階で一番多く使用されているのは、
An Introduction To Quantum Field Theory (Peskin=Schroeder)
ではなかろうか。

ただし、多少議論が曖昧なところもあり、文句を垂れながら読む本である。
しかし、実際に手を動かし計算をマスターしていくことに関してこの本の右に出るものはまだ無いと思われる。

この本と対照的な名著として、
The Quantum Theory of Fields (Weinberg)
がある。

こちらは計算はできるようにはならないが、論理がきっちりと積み上げられている。
その反面、可能なかぎり一般的に書いてあるなど、かなり難しい。
なお、3巻目はSUSY(超対称性)についてである。

そして、◆Quantum Field Theory (Srednicki)も紹介しておこう。
ぺスキン=シュレーダーに代わる入門書として読む人も多い。

ざっと有名どころを紹介したが、まだまだ沢山の本がある。
各自、調べるなどして自分自身に合った教科書を見つけてほしい。


次は、大学(学部)物理の最後の柱を紹介しよう。
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