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June 06, 2011

ホーキング、宇宙と人間を語る@理論物理学マニアも読んでみよう

昨今のアマチュア向けの理論物理学本、非常に充実していて、そういう本をマニアックに読みなれてくると、今さらホーキングでもないよなあ、と。
一般の認知度が高いだけに、つい卒業したよ、と言いたくなると思います。

私はそう思っていたので、あまり期待しないというか読み始めの頃は、もうこの程度の事、みんな知っているよ、と少しガッカリしながら読み進めたのですが、やはりこの人は凄いです。
他の本と一番違う処は、知識として知っていることを理解させる哲学が深い事。理論物理学が宇宙に挑む過程での、歴史的な、思想史的な視点がこの著者の値打ちです。

では、以下は何回読んでも覚えられない量子電気力学と量子色力学の備忘録
1)電磁場の量子論が量子電気力学略してQED(←証明終了の事ではない)
リチャード・ファインマンが、ファインマンダイヤグラムとして定式化。
力の場がボソン。物質粒子がフェルミオン。電子やクォークはフェルミオンです。でも光子はボソン。
荷電粒子間のあらゆる相互作用は光子、ボソンのやり取りです。
この力を媒介する粒子が交換されるすべての方法を分かりやすく説明するのが、ファインマンダイヤグラム。

でも無限個の異なる寄与を足し上げてしまうと、電子の質量や電化が無限大になる。
これに対処するのが、「繰り込み」理論で、現れる無限大の負に無限大の和を相殺させる。
観測と非常に一致するが、数学的には怪しい作業で、これを救ったのがワインバーグ・サラムの電磁気力と「弱い力@弱い核力」の統一理論
W+、W-,Z0と呼ばれる三つの粒子を予言し実証される。

2)量子色力学QCD:強い力@核力はそれ自身で繰り込み可能の理論
クォークに3つの色、レッド、グリーン、ブルーを仮想する。
それぞれに反粒子のパートナーが存在し、それはアンチレッド、アンチグリーン、アンチブルーとなる。
組み合わせると色が消えるものだけが自由粒子として存在出来る。
カラーとアンチカラーは打ち消しあうので、クォークとアンチクォークは無色のペアを構成し、メソンという不安定粒子となる。
3つのカラーがすべて混ざっても色は消えて1つずつの色を持つ3つのクォークはバリオンという安定粒子を構成し、陽子、中性子となり原子核を構成します。
強い力@核力は、クォーク間の距離が近いと小さく、離れていくと強くなる漸近自由性という性質を持ちります。
ゴムバンドで結びついているイメージですね。

原子核はフェルミオンであるバリオンで構成されると・・・言う事でイイの?

量子力学のクォークの呼び名は、沢山あり過ぎて何度覚えてもすぐに忘れてしまう。
「そんなもの誰が注文したんだい@ラービ」
プロですら、こうだもんね。

M理論の数学とか、理論物理学の先端は、ちょっと人類の頭脳を超えてきつつある感じもします。
でも、乗り越えていくんだ、と信じてますけどね。

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