【解説】量子力学って何？⑧方程式が導く「原子」の正体とは？【シュレーディンガー方程式・原子軌道・分子軌道】
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- Опубликовано: 9 июл 2024
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今回は、名前だけならみんな一度は聞いたことがある「量子力学」のお話をしていきたいと思います！
量子力学は、れっきとした物理学のいち学問なわけですが、そこから導ける内容が、普段生活するなかの一般的な感覚とは相容れない内容になりがちなので、
SF、オカルト、スピリチュアルといったイメージをお持ちの方もいるのではないかと思います。
パート8は、シュレーディンガー方程式を解くことでえられる「原子軌道」「分子軌道」についてお話しします
■目次
00:00 量子力学ってなに？
01:32 量子力学は化学の役に立つ
03:41 一般的な原子のイメージは正しくない
05:11 水素原子のシュレーディンガー方程式
07:17 4つの量子数
08:28 シュレーディンガー方程式の解
08:56 s軌道
11:18 p軌道
12:38 d軌道
13:23 軌道とエネルギー
14:54 ラザフォードモデルから原子軌道へ
15:49 多電子系と三体問題
18:27 多電子系：ハートリー・フォック近似
20:03 酸素原子の原子軌道
22:18 多原子系：ボルン・オッペンハイマー近似
25:19 分子中の電子の状態を知ることができた
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#量子力学 #解説 #科学 #シュレーディンガー方程式 #原子軌道 #分子軌道 
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量子力学って何？② ruclips.net/video/0y21jMtJSwQ/видео.html
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量子力学って何？⑤ ruclips.net/video/vaqMl9o3fMk/видео.html
量子力学って何？⑥ ruclips.net/video/tjBBnzYtIq8/видео.html
量子力学って何？⑦ ruclips.net/video/TkcHIgh0eUw/видео.html
量子力学って何？⑧ ruclips.net/video/Qv92bGfRDhM/видео.html
大学時代に初めて量子化学を習った時の感動が蘇ってきました。解説ありがとうございます。次回はsp混成軌道やπ電子などの解説になるのでしょうね。楽しみです。
次回は分子軌道法を予定してます。原子価結合法は、結構作為的な考え方なので、混成軌道をあえて説明せず、分子軌道をそのまま説明してしまおうと考えてます！
物理分野から化学分野につながっていくところがまさに「学んでる。。。！」って感じがして良い
わかります！
待ってました!
どんどんみてください！
いつもながら素晴らしいです！！
どうもありがとうございます！
今日はこの動画を流しながら寝ます💤
①から見直すっ！🤯🤯🤯
難しいけどなんかおもしろいですー
ψとかλをちゃんと説明してくれるのがありがたいです。
ちょっとだけ詳しめに説明しているかいがあります！
いつもありがとうございます！
いっぱい再生してください！
大学時代に量子力学や量子化学はやりましたが、あまり深く理解できなかったが感覚的にすごくわかりやすい。
今は電子工学系のエンジニアしてますが、センサー系の半導体は光電効果を利用していたり実は結構関連してますね。
工学の場合はモデル化したりプログラミング言語で物理的なところが深く分からなくても開発できるようになっているのでこういった話は忘れがちです。
ありがとうございました。
今後もお願いします！
どう化学と関わるのか、次回が気になるー
お楽しみに🤗
昔の東大理学部の入口のシュレディンガーの扉、よかったのになぁ～
最近、「三体」という小説を読んだのですが、作中で「陽子を〜次元に展開」だの「量子もつれによってリアルタイムで〜する」とあり、難しくてそのまま流しちゃったので、作中全体で結局何があったのか余裕があったらその解説を聞きたいです！
三体、ドラマ観ました！量子もつれが一つの重要技術になってますね！
文系だから全然わからんけどボーアの電子模型で言うK殻が実際はs軌道でL殻がp軌道ってこと！？！？でも数が合わないなー難しいけど興味深い！
小説の三体をもう一回読みたくなりました
K殻、L、M、Nは、主量子数に対応してます。
K殻→n=1
L殻→n=2
M殻→n=3
N殻→n=4
12:15 2pz軌道はm=0だけれど、2px,2py軌道はm=1とm=-1ではなく、それらを足したり引いたりしたものに対応する。同様に3d軌道の説明もちょっと違っている。
コメントありがとうございます。複素関数の線形和をとって実関数にしたものを書いていましたが、mをそれぞれ書くのは正しくないですね。おっしゃるとおりでした。
最強コンテンツ
浪人生だけど見まくってる
僕の動画は大学入試には役立たないですよ！
京大志望かな？？
なんでわかるんですかwwww
個人情報がトンネル効果してますね
@@iriegachizei マジかよw
京大は原子物理出すって聞いてたから
頑張ってね！！！
ありがとうございます！！
シュワルツシルト半径r＝2GM/c^2に、G＝rcを代入すると、M＝1/2cが出てくる。この「1/2」が量子力学を爆進させた。
うーむ、それこそ３体問題を解くのに量子ビットを使うって手もありそう。
量子力学計算は、量子コンピュータと相性がいいらしいですね。
量子コンピュータの1番の使い道だと思ってます(個体物性も含め)
ヘリウムの電子軌道の三体問題は、三角形の三角関数（sin,cos,tanθ）を用いると解けるかも、、
昔化学で「ベンゼンのsp2混成軌道、安定すぎるだろ！」と興奮してたのを思い出しました。今日はぐっすり眠れそうです。
次回は分子軌道の話をします！
1s軌道や2p軌道は、化学反応した後の水素原子の電子軌道となる。
水分子は、どう電子が繋がっているのか？がわかる。
数式的に解のないものがなぜ存在できるのか、わからない・・・
解がないわけではなく、解を数式で表せないだけです。
太陽・地球・月の三体系の運動方程式は解けないですが、太陽・地球・月は存在しないですか？
それはわかるんですよ。そうなるとどっちかが不完全なものとなると解釈せざるを得ないんですよね。ChatGPTにも聞いてみたのですがやはり数学が不完全なんだろうね、とのことでした。息子が旧帝大大学院・数学専攻でそんな哲学的なことばかり議論しているようです。
物理的な現象を表す方程式って、一般的に解けないものが多いんですよね
むしろ、解ける方程式のほうが特殊例だと思ったほうがいいかもしれません。
これが数学の欠陥なのか、は正直専門家ではないのでよくわかりません😅
少なくともいま人類が定義してる数学の体系の中では解けないです
@@CGBeginner ヘリウムのシュレーディンガー方程式自体は数式表示できるんですけどね、、解がないということはどういうことなのでしょう。息子は学部では理学部物理学科だったのでなにか地権があるかもしれません、聞いてみますよ。左右で色の違う靴下をいつも気づかずに履いているような人です。
息子から回答がありました。以下原文ではなくChatGPTに要約してもらったものです。原文は長くて論文のようでした。
問：
ヘリウムのシュレーディンガー方程式が厳密に解けないと聞きました。それは三体問題が解けないからだそうです。このことは、世界が正確に表現できないことを意味するのでしょうか？それとも、シュレーディンガー方程式や数学に問題があるのでしょうか？教えてください。
返信：
まず、「厳密には解けない」というのは、「解析的には解けない」という意味です。解析的に解けるとは、数学の式で完全に解けることを指します。しかし、近似的に解く方法があり、時間をかければ精度を上げることができます。例えば、ある場所での確率を計算する方法が存在し、それを近似的に計算できます。
実数（0や1.2345など）は、無限に続く数字の列で表現されます。解析的に解けると嬉しいですが、それができなくても近似法で実数をほぼ正確に指定できます。したがって、解析的に解けないことは致命的な問題ではありません。
しかし、物理学では本当に計算できない問題も存在します。例えば、量子多体系のスペクトラルギャップ問題や熱平衡問題は計算が不可能だと証明されています。
これは、物理学や数学に欠陥があるというよりも、私たちの計算能力や数学理論が限られているためです。より強力な計算機や理論があれば、これらの問題も計算できるかもしれませんが、それでも計算できない問題が常に存在します。これは、論理構造自体に本質的な限界があることを示しています。
三体問題は、abc予想とよく似ている。
量子コンピュータと量子テレポーテーションが可能になる。
😂