そもそも「物理量」とは何だ?~不確定性原理とプランク定数

なぜ

物理量は「物々交換」の時代の必要から始まったことはこのシリーズ冒頭で申した通りですが、現代では、これを可能な限り不変とするために再定義する必要が生じてしまいました。

そもそも、「物理量」とはどのようなことをいうのでしょうか。

なぜ

「不確定性原理」を少しだけ説明させてください。

「不確定性原理」とはもともと、哲学のテーマとして語られていました。「二つの事象の同時性の証明が可能か」と言う問題でした。
このことについて、19世紀の初頭にフランスの数学者「アンリ・ポアンカレ博士」が「科学哲学」として考察を始めて依頼、物理学の分野となった原理です。
ここでの説明では完全な理解を完成させることは不可能なので、誤りではない、結果としてのエキスだけを紹介するにとどめます。

「不確定性原理」が実際の観測で確認(知ること)ができる例としては、ヘリウムに個体は存在しない。と言うことがこれです。

「不確定」とは何を意味するかというと、ある事象が同時に起こったことを証明できないと言うことです。
具体的には、ある物の存在が同時である証拠があるとき、その存在位置を特定できない、また、存在位置を特定できているなら、同時性を証明できない。
と言う原理です。このことは、前述した通り量子力学を導入しなければ進めない学問分野として「量子力学」と「素粒子論」では、エネルギーは連続値ではなく、飛び飛びな値であることや、「光」が「波(波動)」であると同時に「粒子」であることが起因しています。

粒子の運動と位置には「不確実」が基本的にあることが分かっているのです。例えば、ひとつの粒子が同時に二つの隙間を通り抜ける現象があります。
一つであったのだから、どちらか一方を通りぬけたに違いないのですが、それを言える者は通り抜けが起こった後の観測結果からか言えることで、通り抜け以前では、両者を通り抜ける事実が「重なり合っている」のです。

このことを説明するために、どちらを通り抜けるかについて「もともと決まっていなかったからだ」とした「コペンハーゲン解釈」がありました。
「シュレーディンガーの猫」でも有名ですが、量子力学では、重なり合った状態が起こることが分かっているのです。
コペンハーゲン解釈については、アルベルト(アルバート)アインシュタイン博士が完全に否定しています。

そして、光子のエネルギーは周波数に比例し、その定数を「プランク定数」と定義しています。

今後、新しく質量を定義するには、プランク定数に基づく物理計算から導かれることになりました。

新しい質量の定義、すなわちプランク定数に基づく1kgは、アルバート・アインシュタイン博士の「静止エネルギーと質量の方程式「E=mc2乗」を用いたある周波数の光子エネルギーと等しい静止エネルギーを持つ物体の質量」とされました。

そして、そのある周波数が決定しました。アインシュタインの方程式は物質がエネルギーに変換されたときの方程式です。

新しい「1キログラムの定義」は、{(299,792,458)の2乗/6.626,069.57}×10の34乗Hzの光子エネルギーに等しい質量です。