1、 世紀物理学二暗雲関誤解,年月日 京都大学人間環境学研究科 冨田博之,() 1900年月 於:王立協会 (Royal Institution of Great Britain)熱光動力学理論19世紀暗雲“Nineteenth Century Clouds over theDynamical Theory of Heat and Light“ (収録) Phil.Mag. Sr.6, Vl.2, p.1, 1901年(総人図書館) “Baltimore lectures on molecular dynamics and the wave theory of light” (理:地鉱図書室),世
2、紀入巻起現代物理学 大革命量子論相対論嵐前兆。()黒体放射完全説明年月 理論年 光子説 ()風観測年 特殊相対論,年以上思。,光(総合人間学部図書館報 図書館 2巻2号,1999) 世紀変目科学進展影響思, 世紀前, 物理学難問直面。 1900年月講演, 暗雲 呼。 温度単位名前残19世紀物理学大権威, 19世紀完成古典物理学秩序 点曇 。 実気暗雲, 20世紀入始現代物理学大革命, 量子論相対性理論曙光, 光関疑問発。 ,実際論文?, 一確問題。横波光振動伝固体媒質対地球運動(風)観測。 一,等分配則,基礎問題。熱放射問題等分配則破(見)事実違,論文一言熱放射言概念現。,問題,中村勝弘 量子
3、(日本物理学会誌巻年月号)一暗雲,等分配則導 分布背景 仮説疑問。後者暗雲 解決?業界人(数学者含),正確理解。(参照)21世紀,物理変 (江沢洋,物理学会),分布等分配則,単原子分子,回転自由度無視,f=3 ,。(=1.67,Ar1.64,He1.65実験値小難癖, 。)注:質量中心核集中知,。(実験:1911年) 原子分子 f=5(並進3今度回転2加,剛体棒近似)合見(1.4),理論的原子間振動自由度2加f=7,=9/7。適合? 固体?(剛体比熱),性大丈夫?講演論文年,助手人間問題数値実験繰返書。実際,平衡達緩和時間考,角振動数緩和時間形予想,現実時間内等分配則厳密成立説明。(予想),等
4、分配則根拠性関疑問気暗雲事実。,解決,性,量子論待事実,量子力学完成,比熱量子力学的計算。見,要素(/12)段階無理。論文直前,問題点詳解説論文書。Phil. Mag. Sr.3, Vol.49, 1900“The Law of partition of kinetic energy”,(,1900) The difficulties connected with the application of the law of equal partition of energy to actual gases have long been felt. In the case of Argon an
5、d Helium and Mercury vapor the ratio of specific heats 1.67 limits the degrees of freedom of molecule to the three required for translatory motion. The value 1.4 applicable to the principal diatomic gases gives room for the three kinds of translation and for two kinds of rotation. Nothing is left fo
6、r the rotation round the line joining the atoms, nor for relative motion of atoms in this line. Even if we regard the atoms as mere points, whose rotation means nothing, there must still exist energy of the last-mentioned kind, and its amount (according the law) should not be inferior.,誤解私!,佐藤文隆 物理学
7、世紀(集英社新書1999年12月)実験検出黒体放射呼熱放射理論破綻米沢富美子 運動(共立出版 1986)熱放射比熱困難仮説困難(以上,京都大学私同世代方。),小山慶太 科学史年表(中公新書 )19世紀物理学歩回顧,総括述対地球運動熱放射関問題 (19世紀手入)基本法則枠内晴楽観(今回見,年前思出。),元凶 広重徹氏?,物理学史(培風館 1968) .Kelvin, 19世紀物理学誇回顧, 原理的問題解決, 物理学, 地平線上小雲二見, 晴青空比 講演。 上述運動問題,言雲一。一問題,熱放射理論。,巻量子論,後述熱放射論発展史,忠実。,少,論文,論文冒頭 雲 湧出部分1 The beauty a
8、nd clearness of the dynami- cal theory, which asserts heat and light to be modes of motion, is at present obscured by two clouds. . ,論文行, 熱光動力学論限定, 控目書,19世紀物理学総 括 気負。,考可能性,口述講演,年後出版論文違? 講演現場居誰,偉大回顧録,直後量子論誕生結大脚色講演紹介文書?(広重氏 見 名文,氏創作臨場感,修飾語多。)1900年月当時,等分配則問題熱放射説明共通問題意識?今日点検討。,結論 少 ,1900年当時,光(電磁波)振動考,正体
9、 ,熱放射仕組正確,振動状態(自由度)密度, 等分配則破 熱放射理論困難責任負問題煮詰。(注) 放射強度状態密度熱配分実際,等分配則熱放射適用,月後,電磁波理論振動分布確定等分配則適用 -式 完成,1905年。 前後熱放射理論現状追。,主,1860 黒体概念放射温度関係 1884 T4則導出 1894 変位則 公式1900.4 雲1900.6 完全放射 等分配則適用 1900.5 分布則熱力学的基礎 1900.10 同 改良分布導出 1900.12 要素完全導出 1905 光子説 1905 -式,密度u放射圧力P関係(電磁気学)熱力学放射量関法則導出,()1894,断熱圧縮効果:速 v 押込,
10、効果以上 変位則 得:,()1895,放射行分子速 v 放射波長間関数関係。 分子速度分布従。 変位則温度T00d0温度Td変位,波長幅T4則成立 放射式()長波長域 少。(精密実験), 1900/6,公式,T有限値怪! 電磁波状態密度: 弦固体振動等分配則波:According to this (Boltzmann-Maxwell) doctrine every mode of vibration should be alike favoured; and although the doct-rine fails in general for some reason not yet expl
11、ained, it seems possible that it may apply to the graver modes. . 短波長側積分収束指数部借, 1905,電磁波理論空洞内振動数分布計算, -式 到達 。至初短波長側等分配則破明。(指摘,1905)理論権威,年後,理論発表余地。 ,(1900)短波長側式長波長側-式二公式一内挿公式考(例:朝永振一郎量子力学) 誤解。,(),共鳴振動子U放射強R定常状態共鳴振動子電磁導入増大則成立。 (cf H定理),増大則 ( 定理)平衡 U=一定 条件最大(Stot /U) 比,=T-1 ,公式導。,一方,非可逆性S,U独立振動子数加算的先電磁
12、形導。公式熱力学的基礎残念精密実測,長波長側少。仕方渋 手直 得。,(),,代最近思式改良 実験!(月),()1900/12/14,振動子集団全微視状態数定義。(原理呼,実際第三法則関連形比例定数 k 決,。)状態数W有限,最小要素必要。P=U/個要素N個振動子配分組合数,(S/U)=1/T 放射密度 u 強度R,振動子 U R 各,比例関係。 変位則,放射密度 u /T 関数,上式,振動数指数肩/T形入。,h 比例定数。(比例定数後 定数呼),,完全放射式得:,量子等分配則破表,振動状態密度考方確立段階,問題点正確理解余地。 (論文知,論文年後),1905,公式(今定数 h 用),体積 V
13、中振動数+d放射,T-1=S/E ,放射求。原理 用揺確率求,以下性質: n=E/h ,独立粒子系分布特徴,粒子性現考。,,比熱E/T 揺一般的関係式得推測。 h 持粒子 光子 呼,公式光子 希薄気体対成立 考。 注:光子気体,一見意外思,通常分子 気体違,低温希薄気体。,光子 光電効果 説明 示。 要素 。,(補足), 仕事無視(知?),公式依拠 言,光子仮説 初 要素 導入最終理論権威,量子論創始者 地位得。公式 (短波長低温域) ,光子古典気体(気体) 考持込理解形。公式熱力学的導出行年最初論文,H関数現導入解釈理解。,結 論,等分配則気 雲 事実。後,性 量子 説明。 後世,直後続 功績解釈,第二雲熱放射問題 誤解生。 ()信奉者,大脚色。,世紀初頭量子論相対論嵐到来予感世紀第二暗雲,新世紀迎前,吹払,