量子論(読み)りょうしろん(英語表記)quantum theory

翻訳|quantum theory

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

量子論
りょうしろん
quantum theory

物理現象を微視的立場から量子力学の適用により解明しようとする理論総称。 1900年 M.プランクが熱放射の研究から放射エネルギーが離散的な素量 (量子という) から構成されることを明らかにして以来,量子の考えは光電効果,コンプトン効果原子構造,原子スペクトルの説明などに用いられて成功したが,ニュートン力学やマクスウェル電磁気学と矛盾することも明らかであった。 1925年に量子の正しい理論として量子力学が提案され確立された。それ以後,量子力学以前のものは前期量子論と呼ばれている。量子力学とその発展としての場の量子論量子統計力学は原子,分子から原子核素粒子天体,宇宙にいたるまで適用範囲をもち,物性物理学量子化学,量子生物学,量子光学量子エレクトロニクスなど広範な研究分野に広がっている。相対論的量子力学としての場の量子論は素粒子物理や宇宙論に多くの成果をもたらし,さらに発展しつつある。量子論の相補性原理,不確定性原理などは哲学などに対して強い影響を及ぼしている。

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百科事典マイペディアの解説

量子論【りょうしろん】

広義には,プランクの量子仮説(1900年)を出発点として展開された理論の総称で,古典物理学に対する。狭義にはそのうち量子力学が生まれる前のいわゆる前期量子論をいう。プランクは黒体放射の理論式を導くため,電磁波を放射・吸収する物質の構成単位(振動子)がもつエネルギーは,任意の値をとり得るのでなく,振動数νに比列するエネルギー量子hν(hはプランク定数)を単位とする不連続な値0,hν,2hν,3hν,…しかとれないと仮定した。これが量子仮説で,1905年アインシュタインが光量子(光子)に適用,1913年ボーアはラザフォード原子模型にこれを応用,量子条件,振動数条件により水素の原子構造やスペクトル構造を説明,1915年ゾンマーフェルトはさらに相対性理論を導入してスペクトルの微細構造を説明するなど,輝かしい成果をあげた。しかし古典理論と量子仮説が十分調和せず内部矛盾が存在し,その後,量子力学によって解決。
→関連項目量子量子統計力学励起

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日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

量子論
りょうしろん
quantum theory

1900年にプランクが空洞内の放射のエネルギー分布式を提唱して以後、古典論に対置した、物理量の値の不連続性によって特徴づけられる試みが積み重ねられ、やがて首尾一貫した理論体系すなわち量子力学として完成し今日に至った。古典論に対置したこれらの試みと理論体系全体を量子論という。このうち量子力学以前の試み全体をとくに前期量子論あるいは古典量子論とよぶ。現在では量子論は素粒子、原子核、天体、分子過程、量子流体、固体、磁性などの研究、量子光学、量子電磁気学、量子力学の基礎論の展開など、量子現象(量子論の対象とする現象)に関する広範な分野として発展している。これらの分野を総称して量子物理学とよぶことがある。量子論という用語は多くの分野で用いられているが、量子力学とその関連分野を漠然とさしていることが多い。

 プランクの分布式以後、アインシュタインは、振動数νの光のエネルギーがエネルギー量子hν(hはプランク定数)の値をとると仮定して光電効果を理解することができることを示した。またボーアは、水素原子内電子の軌道として古典論が与える連続無限個のうち、軌道の作用(運動量を運動の一周期にわたって座標で積分したもの)がプランク定数の整数倍になるもののみが電子の定常状態として現実に存在すると考え、水素原子の安定性と放射吸収される光のスペクトルを導いた。ハイゼンベルクはこのボーアの原子模型から出発して1925年量子力学の行列表示すなわち行列力学に到達したが、この理論では物理量が直接ある基礎的な素量すなわち量子の整数倍として与えられるのではなく、座標と運動量の間に与えられた新しい関係、つまり交換関係という量子条件に基づいて導き出されている。一方ド・ブローイは1923年電子にも波動性のあることを予測したが、シュレーディンガーは1926年この電子の波動性を電子がポテンシャルの作用を受けている場合に拡張して波動力学に到達した。ここでは物理量がプランク定数を含んだ演算子になっており、エネルギーや作用の非連続性は結果として導き出されている。その後、行列力学は波動力学と同一内容を有することが示された。量子物理学と総称されている多方面の発展については冒頭で述べたとおりである。しかしながら量子電磁力学のように場の量子論には理論そのものに固有な難点を蔵しており、量子論の次の理論への模索がたびたび行われたが、量子力学を超える理論はまだみいだされていない。

[田中 一・加藤幾芳]

『小出昭一郎著『量子論』改訂版(1990・裳華房)』『村井康久著『量子論講義』(1990・朝倉書店)』『C・J・アイシャム著、佐藤文隆・森川雅博訳『量子論――その数学および構造の基礎』(2003・吉岡書店)』『カール・R・ポパー著、小河原誠・蔭山泰之・篠崎研二訳『量子論と物理学の分裂』(2003・岩波書店)』『清水明著『量子論の基礎――その本質のやさしい理解のために』新版(2004・サイエンス社)』『吉田武監修、高林武彦著『量子論の発展史』(ちくま学芸文庫)』

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精選版 日本国語大辞典の解説

りょうし‐ろん リャウシ‥【量子論】

〘名〙 物質の微視的構造や機能を量子的観点から解明する理論。プランクの量子仮説に始まり、量子力学の成立によって統一的理論体系を確立した。現代物理学の中心的理論で、物性論、統計力学、化学など広い範囲の分野で展開されている。量子力学が生まれるまでを前期量子論または古典量子論という。量子説。〔原子の構造(1924)〕

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化学辞典 第2版の解説

量子論
リョウシロン
quantum theory

M. Planck(プランク)(1900年)がはじめて導入した量子の概念を発展させ,分子,原子,原子核などの世界に適用させる体系的な理論.Planckにはじまり,A.J.W. Sommerfeld(1919年)がまとめた前期量子論と,W.K. Heisenberg,P.A.M. Dirac,E. Schrödinger(1925~1926年)などにはじまり現在に至る量子力学とを含んでいる.量子論とそれまでの古典理論との相違は,前者がそのなかにプランク定数hを含んでおり,後者がそれを含まないところにある.あるいはhを0とみなすのが古典理論であり,hの大きさを無視できず重要な量として理論に含めているのが量子論である.上述の量子論の分類はいかにしてhを理論に導入するかによっている.前期量子論では,たとえば電子の運動の基本方程式は古典論と同じであり,ただその運動量,角運動量,エネルギーなどの量のとる値にhが関係した特別な条件,つまり量子条件があると考える.これに反して量子力学では,コンプトン効果にもとづくハイゼンベルクの不確定性原理やL. de Broglieの物質波の概念が導入される.原子の世界に適用するには古典力学は根本的に矛盾があり,この世界における電子など,粒子のふるまいを定める新しい基本方程式があるものと考える.たとえば,シュレーディンガーの波動方程式もその結果の一つである.この基本方程式にはプランク定数が含まれており,ハイゼンベルクの不確定性原理ともド・ブロイ波動の概念ともよい関連をもっている.前期量子論もいろいろと見事な成功をみたが,それには限界があって主として系のエネルギー値記述などに限られていた.これに反し,量子力学はまさしく原子の世界の理論体系をとらえたもので,その成功は単に系のエネルギー値記述にとどまらず,量子状態の遷移に伴って放出される光の強度や遷移の時間的速度なども一定の論理的手順で計算することができる.また,原子の世界特有の現象といえる状態遷移における光の生成や光電効果における光の消滅,原子核のβ崩壊におけるβ粒子の生成など,光や粒子の生成,消滅を伴う現象も記述することができる.

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