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ヴァルター・ゲルラッハ
【シュテルンと銀粒子の縮退解放の実験を実現】-2/15改訂

こんにちはコウジです。
半年ごとの既存記事見直しの作業です。
今回は中世19世紀に概念・手法を確立していった偉人を紹介します。
では、ご覧ください。内容を整理し、リンクを見直しました。
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【1889年8月1日生まれ ~ 1979年8月10日没】

【出典:Wikimedia Commons:Walther Gerlach】

 実験家ゲルラッハ

ゲルラッハはシュテルンと共に行った

実験で有名です。

本ブログの中でのシュテルンのご紹介は関連人物を中心としており、
実験内容が伝えられていませんでした。それなので、
ゲルラッハと
実験内容について語りたいと思います。

その実験はゼーマンとローレンツによる実験と通じる部分があります。
古典的な考えだけでは説明出来ない量子力学的な状態である
「縮退」を考慮する
必要があるという結論に繋がります。

ゼーマン効果ではナトリム原子からの電磁波が対象で
波動的側面から現象が理解できます。一方で
ゲルラッハの実験では加熱して蒸発した銀粒子が対象
ですので粒子的側面から現象が理解できます。

其々の実験対象において磁場をかけた時に縮退が
解けていく様子が観察されます。

古典的な予測では輝点に幅が出ると予想されます。
二つの輝点に分かれる現象は古典的に説明が出来ません。

実験の歴史的意義 

具体的にゲルラッハとシュテルンが行った実験では、
銀原子がもつ磁気モーメントが磁場中で分離される様子が観測されました。
これは後に電子スピンの存在によって理解される現象です。

加熱された銀粒子がビーム状に放射されている時に
ビーム経路
に対して垂直に磁場をかけます。

壁に当てたビームの輝点を見てみた時に古典論では輝点は一つです。
所が、
ゲルラッハとシュテルンの実験では
「縮退の解けた」2点が
はっきりと見てとれたのです。

量子力学的な考えに従うと、電子はスピンを持ち、
磁場に対して
同じ方向のスピンと逆の方向のスピンが存在します。
だから、磁場に対する軌跡が異なるのです。

この実験はゲルラッハが実現したようですが
シュテルンがドイツから亡命していた事情と、
政治絡みの判断、が相まって当初は
ゲルラッハの名は表に出ませんでした。

後日談 

さて、話を現代に近づけると、
2012年に日本で半導体内部に対して
同じ原理を使い同じ結果を得てます。

アイディアの種は色々な所にありますね。

強磁性体外部磁場を用いずに電子のスピン
揃えることに世界で初めて成功_2012年12月

https://www.ntt.co.jp/journal/1212/files/jn201212058.pdf

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Famous experimenter Gerlach

Gerlach is famous for his experiments with Stern. The introduction of Stern was centered around related people, and the content of the experiment was not communicated. I would like to talk about Gerlach and his experiments. The experiment has some similarities to the experiment by Zeeman and Lorenz. It leads to the conclusion that it is necessary to consider the degeneracy of quantum mechanical states that cannot be explained by classical ideas alone.

In the Zeeman effect, electromagnetic waves from Natrim atoms are targeted, and the phenomenon can be understood from the wave side. On the other hand, in the Gerlach experiment, the target is silver particles that have been heated and evaporated, and the phenomenon can be understood from the particle side. It is observed that the degeneracy is released when a magnetic field is applied to each experimental object. The classical prediction is that the bright spots will be wider. The phenomenon of splitting into two bright spots cannot be explained classically.

Historical significance of the experiment

Specifically, in the experiments conducted by Gerlach and Stern, the electron spins in the silver particles are separated by a magnetic field. When the heated silver particles are radiated in a beam shape, a magnetic field is applied perpendicular to the beam path. When you look at the bright spots of the beam that hits the wall, there is only one bright spot in classical theory. However, in the experiments of Gerlach and Stern, two points that were “degenerate” were clearly visible.

According to quantum mechanics, electrons have spins, and there are spins in the same direction and spins in the opposite direction to the magnetic field. Therefore, the trajectory with respect to the magnetic field is different. This experiment seems to have been realized by Gerlach, but the name of Gerlach was not revealed at the beginning due to the combination of Stern’s exile from Germany and political judgment.

Later talk

Now, let’s get closer to the present age. In 2012, we used the same principle inside semiconductors in Japan and obtained the same results. There are many seeds of ideas.

World’s first success in aligning electron spins without using ferromagnets or external magnetic fields_December 2012

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エルヴィン・シュレディンガー
【仮想の猫を使った思考実験で量子的に実在を考察】‐2/12改訂

こんにちはコウジです。
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シュレディンガー方程式【スポンサーリンク】
【1887年8月12日生まれ ~ 1961年1月4日没】

Scientific Identity, Portrait of Erwin Schršdinger

【出典:Wikimedia CommonsErwin Schrödinger portrait】

シュレディンガーの生い立ち

その名は Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger 。
シュレディンガーはオーストリア=ハンガリー帝国
に生まれました。量子力学の発展史で欠かせない人物です。
20世紀初頭での議論の中で議論の中心に居た
という印象があります。確率波としての
「波動関数」を提唱し、1935年の論文では
「エンタングルメント」を言語化しています。

コペンハーゲン学派とは一定の距離を置きながら
概念形成で重要な役割を果たしました。
シュレディンガーの猫として例えられる話
や、エンタングルメントの議論でも
シュレディンガーは本質に
ぐんぐん迫っていきます。

目で見えないものに対して議論する時に
必要とされる大事なものを
シュレディンガーは考え続けました。

シュレディンガーはその父に影響を受けたと
言われていますが、その父とはバイエルン王国
に生まれ広い教養をもった人だったようです。その点が、
シュレディンガーの性格に影響しているかと思われます。

色々知るにつけ分かってくるのですが、
シュレディンガーの考えは物理学の枠囚われない所があります。
未知の事象を捕まえていく際に、
また対象を色々な視野から
洗い出していく際に、
活用できるような「考え方のモデル」
沢山作られていったのでしょう。

そもそも、
他の人が作りえないような独自のモデルを作るという
大きな目標が物理学にはあります。

シュレディンガーの猫

シュレディンガーは猫の例えで有名です。
具体的には「量子力学的現象」と連動して
「猫を毒殺する仮想実験」を議論しました。

議論の帰結として、ミクロな物理現象を
確率的に扱う量子力学の解釈が、
マクロな世界に適用されたときの違和感

鮮烈に示す思考実験となったのです。

具体的には空間的に広がる確率波を数学的に考えていきます。
確率波の時間発展はシュレディンガー方程式と呼ばれ
量子力学の基礎方程式となるのです。

私は大学院時代にそこから考え始めて超伝導現象に挑みました。
新しい現象理解に繋がっていったのです。
今もその枠組みで議論がされています。
世界中で議論がされています。

シュディンガ―音頭

こぼれ話となりますが、
若手の物理学者の
勉強会である「物性若手夏の学校」では
シュレディンガー音頭という歌があり
Ψ(ぷさい)とφ(ふぁぃ)
を取り入れて
楽しげに、形の違いを確認出来ます。

英文で表記したりする時にこの二つは似ていて混同しがち
なのですが、直ぐに思い出せます。

シュレディンガー音頭で手のひらを上にあげる方がΨです。
一度踊ると
踊った人は一生忘れません。 

シュレディンガー形式 

そうした量子力学の表現形式としては、
ハイゼンベルク形式(描像)とシュレディンガー形式があり、
その2つは完全に等価です。

数学の側面から大まかに表現すると、
ハイゼンベルク形式は
ヒルベルト空間上の行列とベクトルを使い、
シュレディンガー形式では同空間での演算子と波動関数を使います。

共に直感に響く側面を持ち相補して全体を補い合うのですが、
私には「粒子の二面性を感じる時などに初学者がイメージを
「作る段階」ではシュレディンガー形式が適していると思われました。
そんな記述を
シュレディンガーは纏めたのです。

ボルツマンとシュレディンガー

最後に、もう一度シュレディンガーの人となりに話を戻したいと思います。
シュレディンガー
はウィーン大学でボルツマンの後任である
ハゼノール
の教えを受けていて、ボルツマンと関わりが出来たのです。

彼はボルツマンの示した道筋を受け継いでいた人でした
彼はボルツマンに対して
い想いを持っていました。曰く、

「ボルツマンの考えた道こそ
科学に於ける
私の初恋
と言っても良い亅_

【万有百科大事典 16 物理・数学の章より引用しました。】

いわば、ボルツマンが完全に確立出来なかった原子論を

シュレディンガーは彼らしい表現方法で具現化したのです。

また、ボルツマンを中心に考えると、もう一人の弟子である
エーレンフェストが思い浮かびます。
彼は統計力学の切り口から
原子の表現に挑みました。

エーレンフェストの定理は個別粒子の運動を分かり易い形で記述する
と思えます。それまでの物理学と量子力学を上手くつなげています。
他方でシュレディンガーは波動的側面から
原子の表現に挑みました。

量子力学の初学者がこの二人のどちらを先に知るかといえば
シュレディンガーでしょう。
量子力学の議論の範囲で説明出来るからです。

大学ごとの教育カリキュラムで別途統計関係の講義との兼ね合い
も考えなければいけません。ただ、
歴史的にはシュレディンガーの理解が後なのです。

そして二人ともボルツマンの考えを受け継いでいるのです。

 

〆最後に〆

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(2021年10月時点での対応英訳)

Schrodinger’s upbringing

Schrodinger was born in the Austro-Hungarian Empire. He is said to have been influenced by his father, who seems to have been born in the Kingdom of Bavaria and well-educated. It seems that this influences Schrodinger’s personality. As you can see from various investigations, Schrodinger’s idea is not bound by the framework of physics. It seems that many “models of thinking” have been created that can be used when capturing unknown events and when identifying objects from various perspectives. Physics has the big goal of creating unique models that no one else can.

Schrodinger’s cat

Schrodinger is famous for the analogy of cats. Specifically, we discussed “a virtual experiment to poison cats” in conjunction with “quantum mechanical phenomena”. As a result of the argument, Schrodinger’s interpretation that microscopic physical phenomena can be expressed as stochastic reality has been completed. Specifically, he mathematically considers the probability waves that spread spatially. The time evolution of stochastic waves is called the Schrodinger equation and becomes the basic equation of quantum mechanics. When I was in graduate school, I started thinking about it and challenged the superconducting phenomenon. It led to a new understanding of the phenomenon. Discussions are still being held within that framework. There is debate all over the world.

Shudinger Ondo

It’s a spillover story, but at the study session for young physicists in Japan, “Schrödinger Young Summer School,” there is a song called Schrodinger Dance, and Ψ (Psi) and φ (Phi) are incorporated to happily confirm the difference in shape. can. When writing in English, the two are similar and often confused, but I can easily remember them. It is Ψ to raise the palm up with Schrodinger dance. Once you dance, you will never forget the person who danced. Twice

Schrodinger format

There are two forms of expression of such quantum mechanics, the Heisenberg form (picture) and the Schrodinger form, and the two are completely equivalent. Roughly speaking from a mathematical point of view, the Heisenberg form uses matrices and vectors in Hilbert space, and the Schrodinger form uses operators and wavefunctions in the same space. Both have intuitive aspects and complement each other to complement each other, but I think that the Schrodinger format is suitable for “the stage where beginners create images when they feel the duality of particles”. rice field. Schrodinger put together such a description.

Boltzmann and Schrodinger

Finally, I would like to return to Schrodinger’s personality. Schrodinger was taught by Hazenor, Boltzmann’s successor, at the University of Vienna, and was able to get involved with Boltzmann. He was the one who inherited the path Boltzmann showed. He had a passion for Boltzmann. He says

“The way Boltzmann thought
In science
My first love
You can say that _

[Encyclopedia of Banyu 16 Quoted from the chapter on physics and mathematics. ]

So to speak, Schrodinger embodied the atomism that Boltzmann could not completely establish in his own way of expression. Also, when we think about Boltzmann, I think of another disciple, Ehrenfest. He challenged the expression of atoms from the perspective of statistical mechanics. Ehrenfest’s theorem seems to describe the motion of individual particles in an easy-to-understand manner. Schrodinger, on the other hand, challenged the expression of atoms from the wave side.

Schrödinger is the first to know which of these two scholars of quantum mechanics knows first. This is because it can be explained within the scope of the discussion of quantum mechanics. In the educational curriculum of each university, it is necessary to consider the balance with the lectures related to statistics. However, historically, Schrodinger’s understanding was later. And both of them inherit the idea of ​​Boltzmann.

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西川 正治
【植物由来の構造体|X線解析で現象論を確立し後進を育てた偉人】-2/10改訂

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【1884年12月5日生まれ ~ 1952年1月5日没】

 

Order of Culture award
ceremony (Tokyo, 1951).jpg

From left, Kensuke Mitsuda, Saneatsu Mushanokōji, Kunio Yanagita, Nakamura Kichiemon I,
Mokichi Saitō, and Shōji Nishikawa, receiving the Order of Culture,
pose for a commemorative photo at the Imperial Palace.

Unknown photographer_Wikimedia Commons に Public Domain

食物繊維と西川

西川 正治は寺田寅彦の指導を受け

物理学を学んでいきます。特に、

彼は竹や麻等の植物由来の構造体

に着目して繊維構造物質に対して

電磁波がどう作用するか考えました。
この研究は、後にセルロースなど「食物繊維」の
分子構造理解にもつながる先駆的な試みでした。

手法としては「X線回折」を駆使して

スピネル群結晶内の電子配置を

決定しています。

X線解析での問題

そもそも「電子」は不可視の存在ですが、
電磁波に対して作用して結果を残すので
その結果を画像で解析できます。

解析をすることで、
結晶内での微視的な電子配置の情報が得られるのです。

初学者は単純なモデルから学ぶので電子が個々の性質を見せる
と思いがちです。実際はそんな事は無くて電子単体で
「観測にかかる」事象はなかなか見当たりません。

たとえば相互作用を考えていって
「輝点」の議論をしている時でも、
話の中には色々な要素があって、どこまでが観測事実か、
はたまた勝手な想像であるか、判断に迷うことがあります。

万人に説得力を持つ議論を進めるのはとても大変な作業です。
加えて、当時の時点での知識で原子からの寄与と、
電子からの寄与を明確にしていくには
多くの知見が必要だったと思われます。

X線情報の精度を考えるだけで大変で、
一つ一つ推論を裏付けていった筈です。

そうした「新しい計測手法」を手掛かりに

西川正治は解析していったのです。

西川正治はそうした業績を残しながら

二人のお子様を育て、其々が学者として

名を残しています。また、同時に

幾人もの弟子を育て、日本物理学会に

今も続く、大きな足跡を残しています。

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(2021年10月時点他の対応英訳)

Dietary fiber and Nishikawa

Shoji Nishikawa will study physics under the guidance of Torahiko Terada. In particular, he focused on plant-derived structures such as bamboo and hemp and considered how electromagnetic waves act on fibrous structural materials. As a method, the electron configuration in the spinel group crystal is determined by making full use of X-ray diffraction.

Problems with X-ray analysis

In the first place, electrons are invisible, but they act on electromagnetic waves and leave results, so if you analyze the results with images, you can obtain information on the microscopic electron configuration in the crystal. Beginners tend to think that electrons show individual properties because they learn from simple models. Actually, there is no such thing, and it is difficult to find an event that “observes” an electron alone. For example, even when thinking about interaction and discussing “bright spots”, there are various elements in the story, and it is judged how far the observation facts are, or whether it is a selfish imagination.

You may get lost. Proceeding with a convincing discussion for everyone is a daunting task. In addition, it seems that a lot of knowledge was needed to clarify the contribution from atoms and the contribution from electrons with the knowledge at that time. It was difficult just to think about the accuracy of X-ray information, and it should have supported the inference one by one.

Shoji Nishikawa analyzed using such a “new measurement method” as a clue. Shoji Nishikawa raised two children while leaving such achievements, and each of them has left his name as a scholar. At the same time, he raised a number of disciples and left a large footprint that continues to the Physical Society of Japan.

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松山基範【1884年10月25日 – 1958年1月27日_地磁気の反転を兵庫県の玄武岩の磁気測定で発見-2/9改訂

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【松山基範(1884–1958)‗出典:Wikimedia Commons‗Public Domain】

1926年、兵庫県豊岡市の玄武洞で、一人の日本人研究者が
「岩石の磁化の向きがおかしい」ことに気づきました。
それが、後に「地磁気逆転」という地球規模の現象を解き明かす
世界初の科学的証拠になるとは、当時ほとんど誰も予想していませんでした。

地球の歴史は常に変化に満ちています。コンパスの針が指す北と南が、
ある時代には逆だったという事実。この重要な発見を最初に科学的に示したのが、
日本の地球物理学者 松山基範(まつやま・もとのり)博士 でした。

1926年、兵庫県豊岡市の「玄武洞」で採取した玄武岩を調べた松山博士は、
その岩石の磁化方向が現在とは逆であることを突き止めました。
1929年の論文発表は、世界で初めて地磁気逆転を証明したものとして
知られています。その後、この研究は「チバニアン」認定の科学的根拠の一つ
ともなり、古地磁気学という新しい学問分野を切り開くきっかけとなりました。
本稿では、発見の経緯、玄武岩と磁化のメカニズム、地磁気逆転の仕組み、
そして松山博士の人物像をたどりながら、この偉業の意義を改めて振り返ります。


1. 発見の経緯とその意義

1-1 玄武洞での観察

1926年、京都大学の 松山基範博士 は、豊岡市にある「玄武洞」の約160万年前の玄武岩を調査しました。その結果、岩石の残留磁化が現在の地磁気と逆を向いていることを確認しました。この観察は当初、大きな注目を集めませんでしたが、1929年に論文として発表されると、地磁気が過去に反転していたことを示す最初の科学的報告となりました(Matsuyama, 1929)。

1-2 その後の評価

発表当時、学界は懐疑的でしたが、後の研究で裏付けられ、現在では地磁気逆転は確立した学説となっています。松山の名は「松山逆磁極期(Matuyama Reversed Chron)」として、地質学の標準的な時間区分に刻まれました。

まとめ(約200字)

松山博士が玄武洞で行った観察は、当時は小さな発見に見えましたが、のちに地球科学全体を変える基盤となりました。科学の進展は時に「時代が追いつくまで」評価されないことを示す好例でもあり、松山の研究はチバニアン認定にもつながる現代的な意義を持ち続けています。


2. 地磁気逆転のメカニズム

2-1 地球の磁場をつくる「ダイナモ作用」

地球の磁場は、外核の液体金属(主に鉄とニッケル)の対流によって生じる「地球ダイナモ作用」で生み出されています。この流れが変動すると、磁場の強さや方向も変化し、時には逆転が起こると考えられています(Glatzmaier & Roberts, 1995)。

2-2 逆転の周期性と特徴

地磁気逆転は完全に周期的ではなく、不規則に発生します。例えば「松山逆磁極期」は約260万年前から78万年前にかけて続きました。逆転の間隔は数十万年から百万年以上に及ぶこともあり、近い将来の逆転可能性についても議論されています。

2-3 現代観測との関連

現在、地磁気は弱まりつつあり、これが「逆転の前兆ではないか」との議論も存在します。しかし研究者の間では「弱まってもすぐに逆転するとは限らない」とされています(NASA, 2018)。

まとめ(約200字)

地磁気逆転は地球ダイナモ作用の自然な結果として生じる現象であり、地球の歴史を刻む「周期的な鼓動」ともいえます。松山博士の発見は、単なる岩石観察にとどまらず、この地球規模のダイナミズムを示す先駆的証拠となったのです。


3. 玄武岩と磁化のメカニズム

3-1 岩石に残る「自然残留磁化」

溶岩が冷えて固まるとき、岩石中の磁性鉱物(主に磁鉄鉱)が周囲の地磁気の方向に並び、その方向を保持します。これを「自然残留磁化(NRM)」と呼びます。

3-2 玄武岩の特徴

玄武洞の岩石は玄武岩であり、磁性鉱物を多く含むため、過去の地磁気を記録するのに適しています。玄武洞の柱状節理は景観的にも知られていますが、科学的にも「天然の磁気テープ」として大きな価値を持ちます。

3-3 測定方法の進化

松山博士の時代には限られた測定技術しかありませんでしたが、現在では高感度の磁力計や放射年代測定と組み合わせて、より正確な古地磁気解析が行われています。

まとめ(約200字)

玄武岩は地球の過去を記録する「天然の磁気メディア」といえる存在です。松山博士は、この岩石が示す微妙な磁化の向きに注目し、そこから地球規模の逆転現象を導き出しました。シンプルながらも深い洞察が科学の大発見につながった好例といえます。


4. 松山基範の人物像

4-1 学歴と経歴

松山基範(1884–1958)は京都大学で地球物理学を学び、地磁気や地球電気学の研究に従事しました。1929年の発表によって世界的に名を残しましたが、日本国内では長らく過小評価されてきました。

4-2 人柄と研究姿勢

松山博士は慎重で実直な研究者として知られ、地味ながらも着実に観察と実験を重ねるタイプでした。その誠実な姿勢が、確かなデータをもとにした地磁気逆転の発見につながったといえます。

4-3 功績と評価

彼の業績は死後に再評価され、「松山逆磁極期」という名が国際的に採用されることで、その価値が世界的に認められることとなりました。

まとめ(約200字)

松山博士は名声を追うよりも観察と実証を重んじる研究者でした。彼の真摯な姿勢が時代を超えて評価され、現在では「古地磁気学の父」として世界的に知られる存在となっています。


参考図版(イメージ)

図版内容
玄武洞の柱状節理(約160万年前の玄武岩)
地磁気逆転の概念図

全体のまとめ

松山基範博士が1926年に玄武洞で発見した「逆向きの磁化」は、やがて地球の磁場が反転するという壮大な事実を示す最初の証拠となりました。この研究は当時すぐには理解されませんでしたが、のちに古地磁気学という新しい分野を開き、チバニアン認定にもつながりました。地磁気逆転のメカニズム、玄武岩の残留磁化、そして松山博士の誠実な人柄をたどることで、科学における「一見小さな観察」がどれほど大きな発見を導くかを実感できます。松山の名は、今も地質年代の中に生き続けています。


参考文献

  • Matsuyama, M. (1929). “On the Direction of Magnetization of Basalt in Japan, Tyosen and Manchuria.” Proc. Imp. Acad. 5: 203–205.

  • Glatzmaier, G. A., & Roberts, P. H. (1995). “A three-dimensional self-consistent computer simulation of a geomagnetic field reversal.” Nature, 377, 203–209.

  • NASA (2018). Earth’s Magnetic Field Is Weakening. https://www.nasa.gov

  • 豊岡市公式サイト「玄武洞公園」 https://www.city.toyooka.lg.jp

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(2025年10月時点での対応英訳)

The Discovery of Geomagnetic Reversal: The Achievement of Motonori Matsuyama

The history of the Earth has always been full of change.
Among the many surprising phenomena, one that has fascinated scientists and the public alike is geomagnetic reversal—the fact that the magnetic north and south poles have switched places throughout Earth’s history.
The first scientist to demonstrate this phenomenon scientifically was Dr. Motonori Matsuyama (1884–1958), a Japanese geophysicist.

In 1926, while studying basalt collected from Genbudo Cave in Toyooka City, Hyogo Prefecture, Dr. Matsuyama discovered that the rock’s magnetic orientation was reversed relative to the present geomagnetic field.
His 1929 publication became the world’s first scientific proof of geomagnetic reversal.
This research later formed part of the scientific basis for the designation of the Chibanian epoch and opened the door to a new field of study—paleomagnetism.
This article revisits the process of discovery, the mechanism of magnetization in basalt, the dynamics of geomagnetic reversal, and Dr. Matsuyama’s life and character, to highlight the enduring significance of his work.


1. The Discovery and Its Significance

1-1. Observation at Genbudo

In 1926, Dr. Motonori Matsuyama of Kyoto University investigated basalt formations approximately 1.6 million years old at Genbudo Cave in Toyooka.
He found that the rock’s remanent magnetization was oriented opposite to the current geomagnetic direction.
Although his observation initially received little attention, his 1929 paper became the first scientific report to demonstrate that Earth’s magnetic field had reversed in the past (Matsuyama, 1929).

1-2. Later Evaluation

At the time, the academic community remained skeptical, but subsequent research confirmed his findings.
Today, geomagnetic reversal is an established scientific theory.
Matsuyama’s name endures in the geological timescale as the Matuyama Reversed Chron, a standard reference in paleomagnetic and geochronological studies.

Summary
Dr. Matsuyama’s observation at Genbudo seemed modest at first, but it later became the foundation for a revolution in Earth sciences.
His work exemplifies how scientific progress sometimes requires decades for recognition, and his research continues to hold relevance today, even contributing to the Chibanian epoch designation.


2. The Mechanism of Geomagnetic Reversal

2-1. The Earth’s Magnetic Field and the Geodynamo

The Earth’s magnetic field is generated by convection currents of liquid metal—mainly iron and nickel—in the outer core, through a process known as the geodynamo effect.
When these fluid motions change, the intensity and orientation of the magnetic field also fluctuate, and at times, complete reversals can occur (Glatzmaier & Roberts, 1995).

2-2. Periodicity and Characteristics of Reversals

Geomagnetic reversals do not occur at regular intervals but rather sporadically.
For instance, the Matuyama Reversed Chron lasted from about 2.6 million to 0.78 million years ago.
Intervals between reversals can range from several hundred thousand to over a million years.
There is ongoing debate about whether a new reversal could happen in the near future.

2-3. Relation to Modern Observations

Recent measurements show that Earth’s magnetic field has been weakening, leading to speculation that a reversal might be imminent.
However, experts caution that a weakened field does not necessarily imply an imminent reversal (NASA, 2018).

Summary
Geomagnetic reversal is a natural outcome of the geodynamo process, representing a kind of “heartbeat” of the Earth’s internal dynamics.
Matsuyama’s discovery, based on rock magnetization, provided the first empirical evidence of this global-scale phenomenon.


3. Basalt and the Mechanism of Magnetization

3-1. Natural Remanent Magnetization (NRM)

When lava cools and solidifies, magnetic minerals within the rock—chiefly magnetite—align with the direction of the surrounding geomagnetic field.
This alignment is preserved over time and is known as natural remanent magnetization (NRM).

3-2. Characteristics of Basalt

The basalt of Genbudo Cave is particularly rich in magnetic minerals, making it an excellent natural recorder of ancient geomagnetic fields.
While Genbudo’s columnar joints are famous for their striking appearance, they are also scientifically valuable as a “natural magnetic tape” that preserves Earth’s magnetic history.

3-3. Advances in Measurement Techniques

In Matsuyama’s era, magnetic measurement technology was limited.
Today, researchers use high-sensitivity magnetometers and combine them with radiometric dating to perform more precise paleomagnetic analyses.

Summary
Basalt serves as a natural magnetic archive of the Earth’s past.
Dr. Matsuyama’s keen observation of subtle magnetic orientations in these rocks led to the identification of a planetary-scale magnetic reversal—a prime example of how simple but insightful observations can yield profound scientific discoveries.


4. The Life and Character of Motonori Matsuyama

4-1. Education and Career

Motonori Matsuyama (1884–1958) studied geophysics at Kyoto University, specializing in geomagnetism and terrestrial electricity.
His 1929 publication earned him international recognition, although his contributions remained underappreciated in Japan for many years.

4-2. Personality and Research Style

Dr. Matsuyama was known for his careful and methodical approach to research.
He valued precision and integrity over fame, conducting steady observations and experiments.
This commitment to accuracy led directly to his groundbreaking discovery of geomagnetic reversal.

4-3. Legacy and Recognition

After his death, Matsuyama’s work was re-evaluated and his name immortalized in the term “Matuyama Reversed Chron”, internationally adopted in geological time scales.

Summary
Dr. Matsuyama was a researcher who valued evidence over prestige.
His sincere and disciplined approach continues to earn respect across generations, and today he is recognized worldwide as the “father of paleomagnetism.”


Overall Summary

Dr. Motonori Matsuyama’s 1926 discovery at Genbudo Cave of rocks with reversed magnetization provided the first evidence that Earth’s magnetic field can flip.
Though not immediately understood, his work later gave rise to the field of paleomagnetism and contributed to the designation of the Chibanian epoch.
By examining the mechanism of geomagnetic reversal, the magnetization of basalt, and Matsuyama’s integrity as a scientist, we are reminded of how a seemingly small observation can transform our understanding of the planet.
Matsuyama’s name lives on—engraved in the geological timescale of the Earth itself.

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アウグスト・ピカール
【深海と成層圏に挑んだ物理学者にして冒険家】-2/7改訂

こんにちはコウジです。
半年ごとの既存記事見直しの作業です。
今回は中世19世紀に概念・手法を確立していった偉人を紹介します。
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【1884年1月28日生まれ ~ 1962年3月24日没】

【Wikimedia Commons_Public Domain_Auguste Piccard (1884–1962)】

ピカールの関心

アウグスト・ピカールは宇宙と深海に

大いなる関心を持っていた人でした。

 

アウグスト・ピカールはスイスのフランス系家庭に生まれ

少年時代から科学に興味を示し、

チューリッヒ工科大学で物理学を学び宇宙線、

オゾンといった研究をしていきます。

その探究心は冒険に繋がっていく

ダナミックなものでした。

成層圏へ挑んだピカール

まず、

アウグスト・ピカールは成層圏に挑みます。
フランス国立基金から資金援助を得て、
自らが設計した気球に水素を詰めて
上空16,000 mの
成層圏に達します。

これは密閉与圧キャビン付き気球による
人類初の成層圏到達飛行でした。
高度約16kmで宇宙線観測にも成功しています。
冒険は続きます。その先は遥かなる宇宙です。

深海へ挑むピカール

その後、ピカールはバチスカーフと名付けた深海潜水艇で
深海に挑みます。この行動
のダイナミックさは「冒険家」
という
キーワードで考えると理解できます。
成層圏の次は深海です。

気球を作ったりする実業的な側面と
未知なる世界への挑戦をする側面が
ピカールの行動を進めていったのです。 

上空の果ての次は深海の果てを目指します。
バチスカーフは鉄の錘を抱いて沈んでいき
浮き上がる時には錘を切り離すという
仕組みで探検します。浮力はガソリンでした。

ピカールの系譜

そして、冒険家ピカールの血は代々受け継がれていきます。
息子であるジャック・ピカールを伴ってバチスカーフに搭乗し、
マリアナ海溝のチャレンジャー海淵到達を達成しています。
更には孫のベルトラン・ピカールが世界で初めて、
気球による無着陸世界一周を達成しています。
おじいさんの冒険を思い起こしながら飛んでいたのでしょう。

思いは空のかなたへ。素敵な一族ですね。

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(2021年10月時点での対応英訳)

Picard’s interest

August Picard was a man of great interest in space and the deep sea. August Picard was born in a French family in Switzerland and has been interested in science since he was a boy. He studied physics at the ETH Zurich and studied cosmic rays and ozone. It was dynamic.

Picard who challenged the stratosphere

First, August Picard challenges the stratosphere. With financial support from the French National Fund, he fills a balloon he designed with hydrogen to reach the stratosphere 16,000 m above the ground. This was the world’s first achievement with a balloon. Mankind has reached the end of the sky for the first time. Beyond that is the distant universe.

Picard challenges the deep sea

After that, Picard challenges the deep sea with a deep-sea submersible named Bathyscaphe. Next to the end of the sky, we aim for the end of the deep sea. Bathyscaphe explores by holding an iron weight and separating it when it sinks and rises. The buoyancy was gasoline.

Picard’s genealogy

And the blood of adventurer Picard will be passed down from generation to generation. He boarded a bathyscaphe with his son Jacques Piccard and achieved the Challenger Deep in the Mariana Trench.

In addition, his grandson Bertrand Piccard is the first in the world to complete a balloon-free round-the-world. I think he was flying while remembering his grandfather’s adventure. My thoughts go beyond the sky. It’s a nice clan.

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マックス・ボルン
【アインシュタインに「神はサイコロを振らない」と言わせた男】-2/5改訂

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確立統計(ニュートン編)
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【1882年12月11日 ~1970年1月5日】

【Wikimedia Commons ‗Public Domain:Max Born (1882–1970)】

マックスボルンと確率解釈

M・ボルンはユダヤ系ドイツ人なので、

第二次世界大戦時は大変苦労しています。

そんな中でボルンは形成時の量子論において本質的な

概念である「確率解釈」を提唱しています。

私なりに確率解釈を考えてみると、
微視的な現象の観測では一意的に全ての値が定まる事実は無く、
観測する行為は
一定の確率で観測値を得る統計的な行為である
とする
解釈です。量子力学における解釈です。

別言すれば、ボルンの「確率解釈」とは、
“粒子は観測されるまで、どこにあるか・どんな
値を持つかが一意には決まらない”

という考え方です。
我々が観測できるのは、
「ある結果がどの程度の確率で現れるか」
だけだ――これが量子力学の基本的な世界観になります。
古典物理では「物理量は必ず一つの値を持つ」ものでしたが、
量子論では「期待値(確率的平均)」として表されます。

古典物理学での観測値に対する物理量は量子論では期待値

特定の観測値を持つ場合は確率で表現されます。
1930年に初版が書かれた教科書
【dirac「量子力学」】から一文を引用します。
「観測結果の計算には避けられない不定さがあり、そして理論のなしうることは、一般には我々が観測をする時にある特定の結果が得られる事の確率を計算するだけである」

ボルンの人間関係

ボルンはドイツ本国で教授職を解雇されたりしていて、
反戦の姿勢、非核の姿勢を貫き
ラッセル=アインシュタイン宣言にも参加しています。

この点ではドイツに残り、原爆開発に参加
していたハイゼンベルクとは全く別の人生を歩んでいます。

ちなみに、

ハイゼンベルクはボルンの門下生です。
オッペンハイマーもまた弟子にあたります。
オッペンハイマーとは
「ボルン・オッペンハイマー近似」と呼ばれる業績を残し、
共に研究していた時代があります。

共にユダヤ系でしたのでボルンはイギリス、
オッペンハイマーはアメリカへと追われていきます。
ユダヤ人排斥運動の中でボルンは教授職を奪われたのです。
戦時下でのどうしようもない事情でした。

彼の解釈で有名なやり取りがあります。

ボルンの考え方である確率解釈に対して反論した

アインシュタインが量子力学の解釈を

サイコロ遊びに例えたのです。

【(Wikipedeaより引用:)アインシュタインの有名な言葉
「彼(神)はサイコロを遊びをしない」は1926年
にボルンに当てた手紙の中で述べられたものである。】

さいころ遊びに例えた手紙が交わされた翌年の
1927年に
ハイゼンベルグが不確定性関係を定め、
このサイトTOPで写真を使っている
第五回ソルベー会議が開かれます。【於10月】

量子の本質に対して真剣な議論が交わされるのです。
人類の理解が大きく変化していった時代でした。

確率解釈は人類の思想にとって大きなパラダイムシフトです。

ボルンの考え方は、それまでの発想を大きく変えました。

最後にトリビア話

ボルンの孫の一人に歌手であるオリヴィア・ニュートン・ジョン
が居ました。私も初稿を書く際に調べ分かったのですが意外ですね。

勝手に想像するとボルンは如何にもドイツ人らしい人
だったのでしょうね。アインシュタインとのやり取りは、
そんな彼を偲ばせます。

イギリスに亡命後にドイツへ帰国しており、
プランクと同じゲッティンゲン市立墓地に眠っているそうです。
母国の土に帰りたい想いもあったのでしょう。
そしてきっと、
お孫さんのオリビア・ニュートンジョンも
墓参りに来ていたのでしょう。
原稿の改定が進む中で2022年の8月に
オリビアも亡くなり国葬が行われました。

関連URL(YouTubeへ:)
https://www.youtube.com/watch?v=E-JGTk_WM1k

関連URL(私の別ブログ:ダイエット日記)
https://ameblo.jp/nowkouji226/entry-12813195931.html

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2020/08/30_初版投稿
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(2021年10月時点での対応英訳)

Max Born and Probabilistic Interpretation

Since M. Born is a Jewish German, he had a lot of trouble during World War II. Under such circumstances, he advocates “probabilistic interpretation”, which is an essential understanding of phenomena in the early quantum theory. To express the probability interpretation simply, it is an interpretation that the phenomenon related to the observation includes not only the uniquely obtained object but also the event observed with a certain probability. In other words, the observed value is multiplied by the certain probability. It is permissible if it is a match.

Born Relationships

Born has been dismissed as a professor in Germany, and he has been involved in the Russell-Einstein Declaration with an anti-war and non-nuclear stance. In this respect, he remains in Germany and lives a completely different life from Heisenberg, who participated in the development of the atomic bomb. By the way, Heisenberg is a student of Born. Oppenheimer is also a disciple. There was a time when Oppenheimer left a work called “Born-Oppenheimer approximation” and studied together. Both were of Jewish descent, so Born was chased by England and

Oppenheimer was chased by the United States. Born was deprived of his professorship during the Jewish exclusion movement. It was a terrible situation during the war. There is a well-known exchange in his interpretation. Einstein, who argued against Born’s idea of ​​stochastic interpretation, likened the interpretation of quantum mechanics to dice play.

[Quoted from Wikipedea: Einstein’s famous words
“He (God) does not play dice” is 1926
It was stated in a letter to Born. ]

In 1927, the year after this letter was exchanged, Heisenberg established an uncertainty relationship, and the 5th Solvay Conference using photographs will be held on the top of this site. [October] There is a serious discussion about the essence. It was an era when human understanding changed drastically. Probabilistic interpretation is a major paradigm shift for human thought. Born’s thinking changed his way of thinking.

Finally the trivia story

One of Born’s grandchildren was the singer Olivia Newton-John. I also found out when writing the first draft, but it’s surprising. Imagine that Born was a German person. The interaction with Einstein is reminiscent of him. He returned to Germany after his exile in England and is sleeping in the same Göttingen Cemetery as Planck. Perhaps he also wanted to return to his homeland. And I’m sure his grandson Olivia Newton-John will come to visit the grave.

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ハンス・ガイガー
‗【不活性ガスを利用し放射線量を計測|ドイツ生まれ】‐2/4改訂

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ガイガーカウンター
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【1882年9月30日 ~ 1945年9月24日】


【出典:Wikimedia Commons‗“Hans Geiger portrait”】

ガイガーはドイツ生まれです、研究機関としては
ニュルンベルク大学やマンチェスター大学で研究してます。

修行時代に英国のラザフォード卿のもとで研究者として
育っていきます。新しい知見である放射能に関して、
法則を確立して、計測器を作っていきます。

ガイガーは、弟子のミュラーと開発した放射線量を測定する
「ガイガー=ミュラー」計数管で有名です。
「ガイガーカウンター」としても広く知られ、
現在では放射線測定器の代名詞となっています。

最早(もはや)ありふれた言葉です。
原理としては
不活性ガスを封入した筒の軸部分に
電極を取付け+極と−極の間に高電圧
を印加します。

電子機器で言う無通電の状態です。
ところが不活性ガスの電離により、陰極と陽極の間に
パルス電流が流れるのです。この特徴的な
通電回数を数える訳です。

また、原子構造の検証実験も有名です。

実験当時は原子の中に電子がバラバラに
(葡萄パンの中での葡萄のように)
存在するモデルも想定されていました。

鉄だとか炭素だとか元素の概念が確立できて来た後に
その中身がどうなっているのだろうという疑問が湧いたのです。

具体的には原子のサイズを大まかに見積もり、
それを検知できる粒子線を使って手探りで
原子の観測を始めていきます。

現在の知見である原子核の発見は重要です。
ガイガー=マースデンの実験と呼ばれます。

具体的にはラザフォードの指導下で、
ガイガーとマースデンはアルファ粒子の
ビームを金属の薄い箔に当て、更に蛍光板
を使って散乱を測定しました。

また、ガイガーの業績としてα線の
半減期に関する法則があげられます。
法則は

「ガイガー・ヌッタルの法則」

(英: Geiger–Nuttall law

と呼ばれます。放出されるアルファ粒子の
エネルギーが大きいと早く減衰します。

経験的に得られた関係です。

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(2023/4月時点での対応英訳)

Geiger was born in Germany, as a research institute
He has studied at the Universities of Nuremberg and Manchester.
During his apprenticeship, he grew up as a researcher under Lord Rutherford in England.
Regarding his new knowledge of radioactivity,
He establishes various laws and makes measuring instruments.

Geiger developed with his protégé Müller a measure of radiation dose
Famous for the “Geiger-Muller” counter tube.
Also known as a “Geiger counter”
It came out in one shot when I entered the computer.

It’s the first common word. as a principle
At the shaft part of the cylinder filled with inert gas
Attach the electrode and apply a high voltage
between the + and – poles.is applied.

This is the state of no electricity in electronic equipment.
However, due to the ionization of the inert gas, a
A pulse current flows. this characteristic
It counts the number of calls made.

It is also famous for its atomic structure verification experiments.
At the time of the experiment, the electrons were scattered in the atom
(Like grapes in grape bread)
Existing models were also assumed.

The discovery of the atomic nucleus, which is the current knowledge, is important.
It’s called the Geiger-Marsden experiment.
Specifically, under the guidance of Rutherford,

Geiger and Marsden are alpha particles
The beam is applied to a thin metal foil, and a fluorescent screen
was used to measure scattering.

In addition, Geiger’s achievements of alpha rays
There is a law about half-life.
the law is

“The Geiger-Nuttal Law”

(English: Geiger–Nuttall law)

called. The higher the energy of the emitted alpha particles, the faster they decay.
It is an empirical relationship.

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石原純
 (あつし・じゅん)【アインシュタイン来日時の通訳|俳人|結晶学者】‐2/3改訂

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【1881年1月15日生まれ ~ 1947年1月19日没】

評伝石原純
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【1881年1月15日生まれ】

【Wikipedia:石原純 ‗Public Domain】

日本の物理学史の中から一人ご紹介します。

2024年の時点で同性同名の方が現存されますが、

これは19世紀の物理学者の記事です。

石原さんの業績

物理学者として石原さんには
大きな二つの業績があります。

先ず、黎明期の日本において外国で進んでいた
最新の物理学を成果を
いち早く紹介して広めたことです。

そして、2つ目は結晶解析に対する考察です。
この後者の業績は国内に留まらずに
最先端の学者達に色々な刺激を与えたことでしょう。
日本でもそうした「共感」が始まりだしたのです。

多彩な活躍をした石原さん

山川健次郎田中館愛橘長岡半太郎

本多光太郎寺田寅彦、、、、

と続く黎明期の中で異色の人生を歩みました。
アインシュタイン来日時に
通訳を務め、
西田幾多郎に不確定関係
を伝えたパイオニアです。
日本物理学界に多大な貢献を残しながらも、私生活上の

問題により帝国大学を去ることになります。

そもそも石原さん、歌人の伊藤左千夫の弟子なので
斉藤茂吉に「家庭を
大事にするよう」に説得されたり
していますが、
聞く耳を持たずに
女にのめり込んでいたようです。
アララギの発刊に携わったメンバーでしたが、
この事件でアララギ脱会に至ります。
と、ここまでは
wikipedia等に載っている
範疇の話です。

 

語り継がれた石原さん

私的な思い出としては、大学の恩師が彼を評価

していて、講義の中で情熱を込めて語ってくれて

いた時間です。日本の科学の為に多大な功績を

残しながらも学会と距離を置き、交通事故による

不慮の最後を遂げた人生を思いを込めて暖かい

語り口で講じていました。

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〆最後に〆

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 (2021年10月時点での対応英訳)

I would like to introduce one person from the history of physics in Japan. As of 2021, the same-sex name still exists, but this is an article by a 19th-century physicist.

Mr. Ishihara who played a variety of roles

I lived a unique life in the early days of Kenjiro Yamakawa, Aikitsu Tanakadate, Hantaro Nagaoka, Kotaro Honda, Torahiko Terada, and so on.

He was a pioneer who acted as an interpreter when he came to Einstein and conveyed the uncertain relationship to Kitaro Nishida. He leaves the imperial university in relation to women, leaving a great contribution to the Japanese physics world. Ahhhh.

In the first place, Mr. Ishihara, a disciple of the poet Sachio Ito, was persuaded by Mokichi Saito to take good care of his family, but he seemed to be absorbed in it without listening. She was a member involved in the publication of Araragi, but this incident led to her withdrawal from Araragi. So far, it is a story of the category listed in wikipedia etc.

Mr. Ishihara’s achievements

As a physicist, I think Mr. Ishihara has two major achievements. First of all, I was the first to introduce and disseminate the latest physics that was advancing abroad in Japan in the early days. And the second is consideration for crystal analysis. This latter achievement would have inspired cutting-edge scholars not only in Japan. Such sympathy began in Japan as well.

Mr. Ishihara handed down

My personal memory is the time when my college teacher was praising him and talking passionately in his lectures. Although he made great achievements for Japanese science, he kept a distance from the academic society and gave a warm talk about his life, which had ended unexpectedly due to a traffic accident.

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ポール・エーレンフェスト
【波動関数を統計的な手法で解釈・定理化し|後進を多数輩出】‐2/2改訂

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【←ローレンツとアインシュタイン_
エーレンフェストの自宅前で
Crediit;:_ pinterest.com_】

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【1880年1月18日生まれ ~ 1933年9月25日没】

エーレンファストと期待値と波動関数
【現象をつなげたエーレンファスト】

ポール・エーレンフェストは

統計力学量子力学

洗練された形で結びつけたと言えるでしょう。

それぞれの分野での2つの指標である

期待値波動関数を結びつけたのです。

また、本稿の中で使っている写真も意義深いです。アインシュタインローレンツという2人の偉人をより強く結びつけているのがエーレンフェストだからです。エーレンフェストの家で沢山の考え方(議論)が進んでいったのです 。

オーストリアに生まれウィーンで育ったエーレンフェストは
研究生活において
非常に恵まれていたと思います。

まず、ボルツマンの講義を受ける環境をもち、
熱力学の考えや気体分子の運動論に大変、感銘を受けます。
柔らか頭の時期にボルツマンの熱意に触れることが出来たのです。

ミクロの世界と可視下で想像できる質点モデルの世界を
繋げる事が出来たのです。更に小旅行でローレンツに出合い、
互いに刺激を受け、その後、
アインシュタインと交友関係を結びます。
アインシュタインとエーレンフェストは共に
ユダヤ系でしたので多くの
「思想」・「話題」を共有したことでしょう。

より詳細な期待値の解説

冒頭に、エーレンフェストは2つの指標、期待値と波動関数を
関連付けたと記載しましたが
「期待値」とは簡単に言えば
「平均値」の事です。

例えば、距離(長さ)で考えてみると
精度を上げるほど実測値には幅が出てきます。
長さをノギスで測定してみたら
4.155㎜だったり4.154㎜だったりします。

そこで数回の測定の平均値をとって確からしい
と思われる数値を決めます。期待値です。
【測長の例ではより細かくレーザー測長器
によって計測が進める事が出来ます。しかし
それでも、光学的限界に突き当たります。】

期待値という言葉を使う時には分散値とか誤差とか併記され
統計的な処理がなされていると思って下さい。
【より細かい話としては離散値だけでなく連続値
に対して
期待値・分散値を考えていきます。】

【出典:Wikimedia Commons】

【”Paul Ehrenfest portrait”‗Public Domain 表示あり】

 

より詳細な波動関数の解説

また、エーレンフェストが考えていたもう一つの概念である波動関数は、
細かい世界を表現するにあたり、当時は観測にかからない、とも
考えられたミクロな対象に対する物理量を表現する数学的手段です。

ヒルベルト空間で議論される関数で、無限次元の基底をとります。
ミクロの物質には粒子性と波動性が混在する事情もあり、
双方を具現化する波動関数が登場します。

エーレンフェストの定式化した定理によると
波動性が顕著に表れていると思える現象でも
その運動量や速度が求まり粒子と比較して
議論する事が可能です。2つの手法が繋がるのです。

 エーレンファストの定理の時代背景
【人々をつなげたエーレンファスト】

フランスのド・ブロイが提唱した物質波という概念は
論文審査の時点で独逸のアインシュタインが高く評価して、
オランダのエーレンフェストが定量的な議論を進めたのです。

その概念形成の達成は国を超えて人々が求め続けた疑問の解決でした。
そして今では大学生であっても共有できている人類の知識なのです。

また、ボルツマンの没後にエーレンフェストは
その大きな業績をいくつも纏めて発表しました。

そうした活動を知った人々は当然、
エー
レンフェストに期待を寄せます。
ボルツマンが執筆中だった未完の仕事に
エーレンフェストは着手します。

数学者が統計力学を考える仕事だったそうですが、
形になっていないモデルの検証に対して鋭い考察がありました。

また、棚上げになっていた問題を洗い出して整理していました。
その作業には数学者であったエーレンフェストの
奥様が協力していて、
共に数学モデルを駆使して未解決の物理での
問題に挑んでいました。

また、
エーレンフェストは優れた教育者でした。
1912年にドイツ語圏の大学訪問の中で
プランクに会い、
ゾンマーフェルトに会い、
アインシュタインに会います。

そしてオランダのライデン大学での
ローレンツの地位を引き継ぎます。

ライデン大学の教授を務めた彼のもとには
多彩な人材が集まり育っていきました。
彼は弟子達をヨーロッパの研究機関で修行
する事を勧め、海外の違った環境で研究を
する事を奨励しました。
ヘンリク・クラマース、
ジェラルド・カイパー
などが学生として所属、
グンナー・ノルドシュトルム、
エンリコ・フェルミ
イーゴリ・タム、オスカル・クライン、
ロバート・オッペンハイマー
ハイゼンベルク
ポール・ディラック
_が外国人研究者として

長期間研究をしました。

たとえばエーレンフェストはパウリと手紙をやりとり
する中で
オッペンハイマーの育て方を語り合っています。
詳細は
藤永茂著「ロバート・オッペンハイマー」を参照願います

ボルツマンを思い返すとエーレンフェストという人が点であって、
その点がオーストリアという糸で
ボルツマンと結ばれていったような気がします。
そして、
ボルツマンの考えを受け継いだエーレンフェストが
他国の糸と絡み合っていく気がします。

た、

ボルツマンの考えを受け継いだシュレディンガー
エーレンフェストの研究室で議論したディラックと同時に
1933年のノーベル物理学賞を受賞します。

人を育てるという大変さと重要さを感じます。大きな仕事です。

そして晩年

そして晩年なのですが、エーレンフェストは
重度のうつ病に苦しんでいたようです。
アインシュタインが仕事量を減らすように職場に
働きかけたたようです。しかし友情も空しく終わり、
病状は改善せず、最終的に末子ワッシクと
共に自ら命を絶つという痛ましい結末を迎えました。
学問に人生を捧げた一人の研究者の悲劇として、
今も深い余韻を残します。

そして、エーレンフェストが始めた
ライデン大学での夜間・物理学コロキウムは、
今でも「Colloquium Ehrenfestii」と呼ばれ、
続いているそうです。
今晩も議論しているかも知れません。

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以上、間違い・ご意見は
以下アドレスまでお願いします。
最近全て返事が出来ていませんが
全て読んでいます。
適時、改定をします。

nowkouji226@gmail.com

2020/10/21_初版投稿
2026/02/02_改定投稿

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(2021年10月時点での対応英訳)

Ehrenfast, expected value and wavefunction

Paul Ehrenfest can be said to be a sophisticated combination of statistical mechanics and quantum mechanics. He combined two indicators in each field, the expected value and the wave function.

The photos used in this article are also significant. It is Ehrenfest that more strongly connects the two great men, Einstein and Lorenz. A lot of thoughts should have gone on at Ehrenfest’s house. Born in Austria and raised in Vienna, Ehrenfest in his research life

I think he was very fortunate.

First of all, he has an environment where he receives Boltzmann’s lectures, and he is very impressed with the idea of ​​thermodynamics and the kinetic theory of gas molecules. He was able to connect the micro world with the world of mass model that can be imagined under the visible. He also met Lorenz on a short trip, inspired each other, and then made friends with Einstein. Since Einstein and Ehrenfest were both Jewish, they probably shared many “thoughts” and “topics.”

More detailed explanation of expected value

At the beginning, Ehrenfest stated that he associated two indicators, the expected value and the wave function, but the “expected value” is simply the “average value”. For example, when considering the distance, the higher the accuracy, the wider the measured value. It can be 4.155 mm or 4.154 mm. So he takes the average of several measurements to determine what he thinks is likely. Expected value. When you use the word expected value, please think that the variance value and the error are written together and statistically processed.
[As a more detailed story, not only discrete values ​​but continuous values
We will consider the expected value and variance value for. ]

More detailed wave function explanation

In addition, Ehrenfest’s other concept, the wave function, is a mathematical means for expressing physical quantities for microscopic objects that were thought to be unobservable at the time when expressing the fine world. A function discussed in Hilbert space, which takes an infinite dimensional definition. There is also a situation where microscopic substances have both particle and wave properties, and a wave function that embodies both will appear.

According to Ehrenfest’s formalized theorem, it is possible to find the momentum and velocity of a phenomenon in which wave nature appears prominently and to discuss it in comparison with particles. The two methods are connected.

 

Background of the era of Ehrenfast’s theorem

The concept of matter waves advocated by France’s de Broglie was highly evaluated by Einstein, who was unique at the time of the dissertation review, and Ehrenfest of the Netherlands deepened the quantitative discussion. Achieving that concept formation was the solution to the questions that people continued to seek across countries. And now it is the knowledge of humankind that even university students can share.

Also, after Boltzmann’s death, Ehrenfest summarized and announced a number of his great achievements. People who know about such activities naturally have high expectations for Ehrenfest. Ehrenfest embarks on an unfinished work that Boltzmann was writing. He was said to have been a mathematician’s job of thinking about statistical mechanics, but he had a keen eye for the verification of unformed models. In addition, the problems that had been shelved were identified and sorted out. Ehrenfest’s wife, who was a mathematician, cooperated in the work, and both worked on unsolved physics problems by making full use of mathematical models.

Ehrenfest was also an excellent educator.

He met Planck, Sommerfeld, and Einstein during a visit to a German-speaking university in 1912. And he will take over Lorenz’s position at Leiden University. He was a professor at Leiden University, and a diverse group of human resources grew up under him. He encouraged his disciples to practice at European research institutes and to study in different environments abroad.
Hans Kramers,
Gerard Kuiper
Etc. belong as a student,
Gunnar Nordström,
Enrico Fermi,
Igor Tamm, Oskar Klein,
Robert Oppenheimer,
Heisenberg,
Paul Dirac
_ Has studied for a long time as a foreign researcher.

Looking back on Boltzmann, I think that the point was Ehrenfest, and that point was tied to Boltzmann with a thread called Austria. And I feel that Ehrenfest, who inherited Boltzmann’s ideas, is intertwined with threads from other countries. In addition, Schrodinger, who inherited Boltzmann’s ideas, won the 1933 Nobel Prize in Physics at the same time as Dirac discussed in Ehrenfest’s laboratory. He feels the difficulty and importance of raising people. It’s a big job.

And his later years

And in his later years, Ehrenfest seems to have suffered from severe depression. Einstein seems to have worked on the workplace to reduce his workload. In the end, he kills his youngest child, Wassik, who had Down Syndrome, and kills himself. You can only pray for your soul. It was the final conclusion he had thought out.

And the night and physics colloquium at Leiden University, which Ehrenfest started, is still called “Colloquium Ehrenfestii” and it seems to continue. I may be discussing it tonight as well.

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寺田 寅彦
【夏目漱石の教えを受けた俳人・作中では寒月さん】‐1/29改訂

こんにちはコウジです。
半年ごとの既存記事見直しの作業です。
今回は中世19世紀に概念・手法を確立していった偉人を紹介します。
では、ご覧ください。内容を整理し、リンクを見直しました。
現時点での英訳も考えています。
(以下原稿です)

X線結晶解析
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【1878年11月28日生まれ ~ 1935年12月31日没】

【国立国会図書館デジタルコレクション所蔵肖像】

寺田寅彦について

寺田寅彦は、物理学者でありながら文筆家、そして
俳人でもありました。文筆活動では「牛頓」と名乗り、
あえて“ニュートン”と読ませる洒落を仕込んでいます。
明治・大正の読者に、この遊び心はどこまで伝わっていたのでしょうか。
当時はまだ科学知識が広く普及していない時代でしたが、
寺田は随筆を通じて新しい科学の感覚を人々に伝える啓蒙者でもありました。

そんな寺田寅彦は
熊本の高校で英語教師として赴任していた

夏目漱石と出会います。後に文学に関わった
のはこの出会いが大きかったと言われています。
贅沢な人生ですね。夏目漱石の作品
「吾輩は猫である」の中では寒月君として
登場する人物のモデルとなっていて
作品を通じて寺田寅彦の御人柄に
触れた人も多いのでは
ないでしょうか。
因みに、

2021年春の時点で日経新聞に掲載されていた
連載小説「伊集院静作、ミチクサ先生」
では、その様子が描かれていました。
その作品のなかで、
寒月さんは淡々と話を進めていた人で、
そのお人柄が伝わってきます。
当時の時代背景や文人達との交流も
感じられて面白かったです。

ミチクサ先生
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寺田寅彦と研究について

研究の点でも時代の枠にとらわれない
視点を持ち実績を残しています。
その中でも評価が高い
研究業績は
ラウエの業績に刺激を受けた研究で

「X線の結晶透過」についての業績です。

先進的な結晶解析に関して考察ををしてます。
そして、
1913年に「X線と結晶」をNatureに発表してます。

寺田寅彦の研究人生をふりかえると、
田中舘愛橘に教えを受け、
原子の長岡モデルを提唱した長岡半太郎
教えを受けて、学生結婚をして、
その奥様に早く先立たれ、
東京帝国大理科大学で教鞭をとった後に
ベルリン大学で地球物理学を研究し、
理化学研究所、 東京帝大地震研究所
で研究を続けました。
57歳で亡くなられています。

〆最後に〆

以上、間違い・ご意見は
以下アドレスまでお願いします。
問題点に対しては適時、
返信・改定をします。

nowkouji226@gmail.com

2020/09/09_初稿投稿
2026/01/29_改訂投稿

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(2021年10月時点での対応英訳)

About Torahiko Terada

Torahiko Terada is a physicist and poet. As a writer, he calls himself Ushiton. He wrote Ushiton and read it as Newton.

He meets Soseki Natsume, who was assigned as an English teacher at a high school in Kumamoto. It is said that it was this encounter that was later involved in literature. It’s a luxurious life. In Natsume Soseki’s work “I Am a Cat”, I think there are many people who have come into contact with their personality through the work as a model of the person who appears as Mr. Kanzuki.

By the way,

The serial novel that was in progress in the Nikkei newspaper as of the spring of 2021 seems to describe the situation. I always read it diagonally, but Mr. Kanzuki is a person who talks in a straightforward manner, and I can feel his personality. It is interesting to feel the historical background of the time and the interaction with the writers.

About Torahiko Terada and research

In terms of his research, he has a track record with a perspective that is not bound by the boundaries of the times. Among them, his research achievement, which is highly evaluated, is a research inspired by Laue’s achievement and is an achievement on “X-ray crystal transmission”. He considers advanced crystal analysis. Then, in 1913, he published his “X-rays and crystals” in Nature.

Looking back on Torahiko Terada’s research life, he was taught by Tanakadate Aikitsu and Hantaro Nagaoka, who advocated the Nagaoka model of atomic atoms. After teaching at, I studied geophysics at the University of Berlin, and continued my research at RIKEN and the Earthquake Research Institute, the University of Tokyo.
He died at the age of 57.

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