量子力学 シュレディンガー方程式

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この資料について

この資料は150冊以上の量子力学の書籍と100以上のWEB資料を参照し作成された。

この資料では量子力学の一般的な主張や共通な主張に対して解説をしている。

あらゆる資料から図などは1点も、物理式などは1行も転載はしていない、従って著作権侵害は完全にない。

量子力学を理解する方法

量子力学は110年間に25万から30万の論文が提出されたといわれる。 シュレディンガー方程式が正しい前提で、これを応用した概念や用語が300以上存在するといわれる。 量子力学の論文や参考書を30万冊読んでも決して理解できない。 ではどうすれば良いか、物理学の基礎的根源次元の知識を使用してシュレディンガー方程が何であるかを正しく理解すれば良い。

数学的準備

線形微分方程式の数列による解法

線形微分方程式を解く問題において
f(x)=∑[n=0~∞]C[n]X^nとおき元の微分方程式に代入して解く方法。
例:f<i>+3f'+5f-4=0
級数表現のf<i>とf'を計算し元の式に代入し、x^n,x^(n-1)…でまとめる。常に右辺と同じ0になる条件としてc[n]で作られた係数が0と等しいとおき,c[n]とc[n-1]の関係などから数列を特定する。この方法は必ず有効な訳ではない。

有効な条件は

  1. 数列が確定する。 
  2. 矛盾する条件が現れないこと。

ルジャンドルの微分方程式

微分積分300年の歴史で発見された級数解法で解ける非線形微分方程式の一つ。

意点:
 この方程式は一切の変更は受け付けない、少しでも変更すると級数解法では解けなくなる。

数学的不正

根拠なく式を変更

例:式の一部を理由なく変更する。

変数変換

例:Z=xcos(x)とおき問題を解き最後までZのままで終える。

(xcos(x))^2=4でZ^2=4とおき解をZ=2と主張する。

例:Z=rcos(θ)とおき、後でZ=2rとおく。

例:Z=rcos(θ)とおき、後でZ=2rとおく。変数を元の戻すときにZ=2rを使用する。

この例では変数θをcos(θ)として不正に消している。

この方法は究極的に強烈で、この方法を繰り返し適用すれば変数の数を自由に減らすことが可能であり、任意の関数の形を別の任意の形に自在自在に変更可能となる。
最終結果も自由自在に決定することができる。

物理学的準備

物理式の条件

物理式が正しい条件

世界唯一独自の物理式:

物理式が世界唯一独自式の場合、新しい物理式の発見か発明ということになる。
「物理式の条件」と「物理式が正しい条件」を満たした上にさらに、それが完全に新しい物理式として正しいことの証明が必要となる。

補足情報:

水素原子と分子

水素原子とは

水素分子とは

重水素分子とは

水素の原子核(陽子)に中性子が一つ結合しており、質量が約2倍である。

水素原子の単独分離

水素原子の単独分離は100年前も現在も、そして100年後も不可能である。

分子や原子を封入したランプ光のスペクトル

重水素ガス・ランプのスペクトル


重水素ガス・ランプはガラス管に重水素分子が封入されたランプである。

重水素ランプ光の周波数強度分布は120[nm]400[nm]で連続的に分布し、120nm]160[nm]付近にピークがあるようだ。

水素ガス・ランプのスペクトル


                 水素分子ガス・ランプのピーク部分の図 (波長[nm])

解説にはH(水素)とあるがH2(水素分子)を封入したランプである。水素ランプ光の周波数強度分布は180[nm]400[nm]で連続的に分布し、656[nm]486[nm],434[nm]、極弱く410[nm]付近にピークがあるようだ。

ネオン・ランプのスペクトル


不活性ガスの
Ne(ネオン原子)を封入したランプである

ネオン・ランプ光の周波数強度分布は570[nm]750[nm]の範囲に、20か所位のピークがあるようだ

水銀・ランプのスペクトル


液体金属の水銀を封入したランプである。

水銀・ランプ光の周波数強度分布は250[nm]800[nm]の範囲に、10か所位のピークがあるようだ。

ガス・ランプから得られる物理学的知見

結局、原子、分子ガスに高圧電流を流すと連続発光し物質毎に特有な光のスペクトルを示すのかは全く未知である。

水素原子の励起状態は存在するか

Lambの実験

資料は「PDF Lambの実験 水素」で入手してください。

タングステン・チューブに大電流を流しそこに水素分子ガスH2を流し水素原子Hに分離し、さらに電子銃で電子を当てて水素原子の励起状態を生成する実験との主張である。

水素原子に分離できるか

化学の知識がないと、何となく正しい主張と考えるかもしれないが、水素Hを単独分離は絶対に不可能である。

当然、H水素原子(=水素ラジカル)の励起状態などは全く確認できない。

水素ガス・ランプのスペクトルの詳細

理論物理学ではこの情報が、H水素原子(=水素ラジカル)の励起状態が存在することの証拠とされている。

H水素原子(=水素ラジカル)の励起状態が存在する証拠は存在しない以上、H水素原子の励起状態は存在しないと考えるべきである。

シュレディンガー方程式

唯一厳密に解けるとされる水素原子の例を考える。

シュレディンガー方程式の一般式

暫くは、水素原子(陽子一つと電子一つを考える。)


[バー]は定数、i は虚数単位、mは対象電子の質量か、V(x,y,z)は時間に依存しない対象全体のポテンシャル・エネルギーとされる。

Φ(x,y,z,t)は波動関数と呼ばれ、|Φ^2は存在確率密度とされる。

時間に依存しないシュレディンガー方程式 


E対象全体のエネルギーとされる。

観測と確率概念を直接明らかに使用した物理式について

例えば、下の図のような実験を考える。



円柱の底の中心に試料が設置してあり、電子銃から電子が1個ずつ発射される。円柱面には一面にセンサーが設置しており、電子がどの位置に到着したか特定できる。到着した位置から試料で反射した電子の反射角度を決定できる。また反射角毎に電子が反射した確率が定義でき、実験によりその確率を特定できる。

重要な点:

シュレディンガー方程式一般式の物理式としての有効性を検証

シュレディンガー方程式の一般式は物理式として有効かどうか検証してみる。

物理式の条件

物理式が正しい条件

観測と確率概念を直接明らかに使用した物理式の条件

結論:

 物理式が正常で有効である為には全ての条件を完全に満たす必要がある。ところが、シュレディンガー方程式の一般式は一つとして条件を満たしていない。従って、シュレディンガー方程式は正常な物理式ではない。

時間に依存しないシュレディンガー方程式の物理式としての有効性を検証

省略

結論:

物理式が正常で有効である為には全ての条件を完全に満たす必要がある。ところが、時間に依存しないシュレディンガー方程式は一つとして条件を満たしていない。従って、時間に依存しないシュレディンガー方程式は正常な物理式ではない。

 物理学は物理対象(物質と物理場)の時間変化を扱う学問であり、物理式に時間が直接または間接にも含まれないのは物理学としても物理式としても正常ではない。水素原子内の電子の様子は未知であるが少なくともある部分でマクスウェル方程式に従い運動変化(時間変化)し続けているだろう。

補足:

 難解に見せかけるためシュレディンガー方程式の一般式ではi (虚数単位)が式にあったが、時間に依存しないシュレディンガー方程式では時間微分とi が消えてかわりにE(対象全体のエネルギー)が導入されるが、なぜこのようになるのか正常な説明が存在しない。

水素原子のシュレディンガー方程式


rr(x,y,z)x,y,zに関する関数である。

x,y,zの3変数に関する非線形2階微分方程式であり、とても解けるとは考えられない。

当然、この式の解が求まる求まないに関わらず、この式は正常な物理式ではない。

水素原子シュレディンガー方程式の求解可能性を検証

「水素原子のシュレディンガー方程式の解法」を150冊以上の参考書と100以上のWEB資料で確認をした。

ほとんどの資料では結果のみを記述している。

計算の途中経過を少しでも記述しているのは極僅かである。

計算を詳細に記述した資料は一つか二つしか見つけられない。

詳細に記述された資料を検証してみる。

先ず、この式を直交座標x, y, zの関数から球座標r, θ, Φ の関数に変換して考えるとしている。

直交座標x, y, zから球座標r, θ, Φ への変換式:

x=r SinθCosΦ

y=r SinθSinΦ

z=r Cosθ  

合成関数の偏微分の公式を使用し計算を続けるとされる。

ーーー計算の途中省略ーーー

ある程度計算が進むと

数学的不正が続出することになる。

結論

水素原子のシュレディンガー方程式は正常な物理式ではない。

水素原子のシュレディンガー方程式は絶対に解けない。

時間に依存しないシュレディンガー方程式のEの導出

水素原子のシュレディンガー方程式」の章でのべた通り、

唯一解けるとされる水素のシュレディンガー方程式は絶対に解けないので、当然にEが確定することはない。

時間に依存しないシュレディンガー方程式のEとは何か:

Eψ = (-h^2/2m・(∂^2/∂x^2+∂^2/∂y^2+∂^2/∂z^2)+V(x,y,z)) ψ
において左辺のEは考えている物理対象のエネルギーを表し、この式を解くとEの形が自然に、自発的に決定するとしている。

解説:

「Eの形が自然に、自発的に決定する」が真実とするならば、物理学というより魔法としか言いようがない。
水素原子シュレディンガー方程式のE:
特に水素原子シュレディンガー方程式の場合はEが整数nが入った式で表されn=1が基底状態でnが2以上が励起状態であり実験結果と一致するとしている。
「物理学的準備」で述べた通り水素原子の励起状態は完全に存在しない嘘、作り話である。

全ての資料でのEの導出:

150冊以上の書籍資料やWEB資料でのEの導出を調べた結果を述べる。
ほとんどの場合結論が何の根拠もなく記述される。
導出を記述している場合は数学的不正により、自然に導出されたと主張している。

結論:

ただ単に嘘、作り話、デタラメである。 

シュレディンガー方程式の適用範囲

理論物理学者の主張では量子力学とシュレディンガー方程式の適用範囲は原子、分子、それらと電子の相互作用まで及ぶとしている。

矛盾と破綻と創作

水素原子のシュレディンガー方程式が解けたとして、確定した波動関数Φのどこが水素原子を表現しているのだろうか?

原子を再現できるとしているが、理論物理学者公認で水素原子のシュレディンガー方程式しか解けないということになっているのに酸素原子や窒素原子の電子ペアや共有電子、共有結合などを、どう表現できているというのだろうか?

シュレディンガー方程式には共有電子のスピンやラジカル性などを表現する要素などないのに表現できているというのはありえないことである。

分子を表現できるとしているが、例えば最も単純な2水素分子を再現するには陽子を含めた4体問題として扱う必要があるが、水素原子の電子一つまともに表現できない状態であり、分子を表現できるはずはない。

結論

シュレディンガー方程式と量子力学は数学的物理学的に意味のない文字や記号の羅列ということになる。

シュレディンガー方程式(=波動関数)を応用、発展させた300以上の用語と概念は全て数学的物理学的に意味のない文字や記号の羅列ということになる

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