光は波動性と粒子性の２つの特性を持つ。その光の素粒子の光子が空間を廻旋しながら飛ぶ仮説を立てた。仮説は「光子は銃から発砲された弾丸と同じように廻旋しながら空間を飛ぶ」。光子の弾丸モデルと名付けました。
光子の弾丸モデルを使うと光子が空間を飛ぶ姿が直観で分かります。そしてその姿から光の波動性と粒子性が実感できます。
既に2022年5月12日のツイーター記事で発表していますが、ブログでは補足説明をします。
光（光子）の粒子性と波動性の2重性
粒子性
物質に光を当たると電子が放出される。光の粒が電子に衝突して電子が飛び出すの事から光に粒子性がある。アインシュタイン博士が見つけた光電効果です。アインシュタイン博士はこれでノーベル賞を取られました。
粒の光は空間を直線的に飛んでいる。ここまで日常のイメージ通りです。 何も矛盾はありません。
光の波動性
光の2重スリット実験をするとスリットの背後に干渉縞ができた。干渉縞はスリット背後に光が波のように回り込む事できる。それで光の波動性が分かった。
波の姿は海の波や、沼に小石を投げ込んだ時に水面にできる波紋です。 波打って伝わっていきます。 それには媒質が必要です。 海なら海水ですし、沼では水です。
光は媒質の無い真空中も伝わります。一時エーテル説もありましたが、それは否定されました。
そうなると光が媒質のない空間を波として飛ぶ姿が想像できない。
光が空間を飛ぶ姿を単純に考える
量子力学で言うミクロの世界における光子の粒子性と波動性を素直に解釈します。すると光子の飛ぶ姿はFig.1の図の様になります。
Fig.1図中の点々が粒である光子を示しています。その粒が直線でなく波を打ちながら空間を飛んでいます。
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Fig. 1 光子が空間を飛ぶ姿を単純に考える |
この仮説の弱点は、
真空中の飛行では媒質がないので、点々の光子の粒が波となって飛ぶ理由が説明できません。敢えて無理栗に飛ぶ理由を考えると
実生活では光は直線的に進んでいるように見ます。 しかしミクロの微小の世界では空間の歪や揺らぎがある。それは光子の飛行に影響する。それでミクロで観測すると実は光子はサイン波のように波打ちながら空間を飛行している。
新しい問いが生まれる、空間の歪や揺らぎは何か？
そうなると、空間の歪や揺らぎは何かという新しい問いが生まれます。
原子の振る舞い元に直観的に考えます。 原子は振動しているし、その振動している原子から作られる物も振動していると考えられます。その論理を水平展開すると、当然、原子から作られている人間も振動しています。
全ての物が振動しているので、空間も振動（揺らぎ）があっても不思議ではありません。
原子レベルで観察すれば即ちミクロで観察すれば、光子本人は直線的に飛んでいる積りでも周りの空間が揺らいているので、結果として光子本人以外が見れば、光子はサイン波のように波打ちながら空間を飛行している姿が観察されます。
それにしても空間の歪や揺らぎはよく分かりません。
それでもっと日常生活感覚で実感できる光子の飛行モデルを考えたいです。
それをこれから説明します。
銃から発砲された弾丸は廻旋しながら飛んでいる
銃には弾丸の飛行の直進性を高める為に銃身に内に廻旋をする線条の溝が刻まれています。
発砲された弾丸は銃身内では刻まれた溝にそって廻旋します。弾丸は銃身から放されて空間に出た後も廻旋しながら飛行します。
銃から発砲された弾丸はあたかも一本の線の上飛んでいるように見えますが、実は高速カメラで撮影すると弾丸は廻旋しながら空間を飛んでいることが分かります。
弾丸は粒子性と波動性を示す
弾丸自体を粒と見なせます。それで弾丸の飛行軌道は粒子性を示しています。
そして弾丸の廻旋は丸く回転しているので、波動性といえます。
銃から発砲された弾丸は私達が理解できる世界の中で粒子性と波動性を示しています。
光（光子）も弾丸と同じように空間を旋回しながら飛ぶ
数学の世界だけにあった
光は私達の現実の世界にあります。目で見えます。その光が粒子性と波動性を持つとなるとその飛行する姿が想像できませんでした。量子力学や物理の中にある数学の世界でしか表現されていません。
光（光子）が飛ぶ姿が現実と量子力学を繋ぐ
弾丸の軌跡は粒子性と波動性を同時に示しています。 高速カメラで撮影ができて観測できる現実の飛行の姿です。
弾丸が粒子性と波動性を示し飛行をするなら、光子も弾丸と同じように飛行できる考えるのが自然です。
結論は光（光子）は空間を旋回しながら飛行する。
光子の弾丸モデルです。
数学的には旋回はsin波とcos波との合成関数です。 従来の量子力学の数学的的表現で多くの三角関数が登場します。 光子の飛行の廻旋モデルは従来の量子力学との親和性も高いです。
光子の飛行の廻旋モデルを使って量子力学を見直すと、きっと理論と実験で新しい発見をもたらすと考えています。
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Fig.2 光子が空間を廻旋しなら飛ぶ 電磁波も廻旋しながら空間を飛ぶ |
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