シュレーディンガー方程式到達記念

表記方法は滅茶苦茶です。
いずれ清書するかもしれません。こういう計算方法は
よいこは真似しないで下さい。

『虚数の情緒』吉田武著

も最終章を迎えることになりました。ここにてようやく量子力学の出番です。しかしながら物理編も終盤に近くなるにつれ、
大学初年度で学習するような剛体振り子をぶち込んできたり、棒の慣性モーメントの出し方すっぱり解説もなくして、
積分やりました。で済ませるという困ったことをぼこぼこぶち込んできます。
屈折率では、途中から、微分計算からの解の導出まる投げにも面食らうことになりました。
※まあたしかに合成関数の微分が分かれば困らんですけど、出した答えの過程がないとこっちは場数を踏んでないので自信がないという。

で、泣き言もいってられませんで力学と振動、波動の本探しの旅に出ました。
もともとはサイクロイドが気になって寝つきが悪いことから始まったわけですけど、ここは楕円関数が大きく関わりまして、
振り子といえば近似ではないきっちりした奴では、吉田博士曰く「労多くして功少なしで、当面は必要ない」ということですけど、
私は諸君に当たるような対象年齢でもなく、将来もヘッタクレもありませんでと思いつつ、しかし楕円の式の導出ですらあんだけくそめんどくさいので
まあ楕円関数は当分知る気もないわけですけどサイクロイドはせめてもう少し分からんとイカン気がして
みたび、本探しが始まるという。(加えてその他振り子の詳細なのが欲しかった)

もう力学の専門書になってきますと大学向けの途中計算ぶっとばしつつ最小限におさえた解説のしかありませんで、(日本の伝統芸能といっても良いんじゃあるまいか)
それでもなおなんとかボリュームがあって親切そうなのを選ぶというたらいまわしの刑な感じです。
で、慣性モーメントの積分法のあるものを見繕いつつ新たに数冊増えました。

振動と波動に関しましては、振り子の運動エネルギーと位置エネルギーの解説がきっちりしたものと、
量子力学の波動関数に辿れるまでのを一冊。
(※上記の波動関数に至るまでの本は後に偶然役立つこととなりました。)

そんなこんなをしつつなんとか共鳴、共振へと読み進めました。
ここできっちり数値を代入してしっかりグラフを描いて理解を深めるということも考えました。
しかし、ここで覚えた数式の計算の流れを中断したらしたで忘れてしまうので、
結局のところ前に戻って復習は必ずと言っていいほどしますので、とにかく進むこととしました。

実際問題物理編では読者対象が、中高生辺りなのもあって、教科書レベルのことは「諸君」であれば、
考えてみれば解説をするくらいで充分な気がせんでもないです。
高校教育レベルでは行わない虚数を伴なうようなオイラーの公式近辺ではそれはもう詳しくなりますけど。
また、どうにも急いでいるような感じはぬぐえません。このあたり若い方々であればもしかしたらスピード感があるということかもしれません。

とにもかくにもさらに重要になることな気がすることに、日本の教育現場では量子力学は高校ではやりませんで、
大学初年度の数学基礎でオイラーと微分方程式を学びつつ、物理基礎もその流れに沿いつつ、
(高校では等速円運動を描くとか言うようなお茶を濁すようななんとも歯切れの悪い調和振動子、その解を大学初年度でようやく登場させるような、)
とかの経緯を経てようやく量子力学をちょろっと紹介するようなもんでしょう。
詳しくという場合は、専門課程での必修か、余程好きな方が選択するくらいのもんじゃないかと思います。

そんな現状を踏まえてか、この著書には虚数からのオイラーの公式を軸として、最終的には学問をする人達に、理文の垣根なく、
それが基礎的なものであっても今後の学習にあたり科学で重要となる
量子力学を理解してほしいという熱意が感じられる気がせんでもないです。
正直言って当の本人ではありませんで上述に対して自信はないので気がせんでもないくらいに留めます。

物理編のわかりづらくて困る具合は吉田博士自ら承知されているようで、著作内で、
分かりにくい方がおられればそれは著者に責があるという内容がありまして、君らが悪いのではないとしてます。
といっても、分かるように努めなかったらイカンのだと釘をさしております。

クソ長い前置きになりました。シュレーディンガー方程式、
これまで抜かりなく読み進んでいった場合は、さほど難しい局面はありません。
問題はエネルギーの式がどっから出て来るんだ?ということで、実際問題
高校で習った方程式を使ってということを『虚数の情緒』他、他著でも同じような下りな感じで、この式はいきなり出てくる感があります。
今回偶然買った本がアメリカ人著者の和訳でして、そこには出所明記してありました。
逆に言ったら「オレはどんだけ頭固くなっとるんじゃボケ」というくらい気づかないのが恥ずかしい面もあります。
あとは、前野教授の量子力学本には載ってないのですけど、別の著書内に導出あります。
なんで日本語の著書にはこのE=なんちゃらの式変形書かないのか良く分かりませんが、
却ってそれが不気味でなんか「暗黙のルールでもあるのか?バラすと消されでもするのか?」
というあほな妄想まで浮かぶわけでここは日本の伝統芸能なのかも知らんと思いまして、私も伏せておきます。
(※νとvの区別というか、νの書き方がイマイチで、試行錯誤してあります。
途中、感情の起伏等でEが活字体になったり筆記体になったりしています)

そこを越えますと、あとは、くどいですけど、これまでを理解してあれば、
数式が何やっているのか確実に分かるはずです。
でおそらく、真面目にやった分だけ、どうしようもないような感情に見舞われるかと思います。

「ここまでウンウン唸る日が多くてそれでも諦めずに辿り着いた
シュレーディンガー方程式が、
少しは自然の成り立ちがどうあるのか科学で分かると思ったら、
虚数が現実に躍り出るのがようやくわかった(自分にとっての)記念日か、
ああこれでますますナゾになるだけじゃねえか」

という。

「せっかく解ったのにすっきりしねえ、これでゆっくり眠れるかもしらんけど
いい夢見れる気がしねえ」

私ですらこうなのですので、当時の科学者の思いはいかほどか。