ベストアンサー
「フォトニックブーム」？ああ、わかりました。光だけの「ソニックブーム」のようですね。
実際、それは非常に一般的で、なじみがあり、便利です。これはチェレンコフ放射と呼ばれ、荷電粒子が媒体内の光速よりも速く移動するときに発生します。水とガラスは明らかな例ですが、気体中でも相対論的荷電粒子はチェレンコフ光を生成します。粒子の経路に対する「フォトニック衝撃波」の角度は、多くの状況でその速度を明らかにすることができます。
回答
フォトンは何でもできていません。
真剣に。
すべての基本的な粒子に同じことが当てはまります。結局のところ、次のことを学ぶのが最善です。何も作られていない特定のもので大丈夫です。それらを「素粒子」と呼んでいます。
これはなぜですか？えーと…「Xは何でできているの？」と聞くと、どんな答えが返ってきますか？少し考えてみると、答えは次の3つのカテゴリのいずれかに分類される必要があることがわかります。
- Xは複合; その他で構成されています。つまり、コンポーネント
- Xは不可分/連続です。 それは「Xのもの」でできているだけで、ある種の完全に均一な純粋な物質です
- Xは何でもできていません。
選択（1）わかりやすい。たとえば、車はエンジン、パワートレイン、シャーシ、ボディ、ボンネットの飾り、バンパーステッカー、ファジーダイスでできていると言えます。はい？簡単です。
問題は、それが満足できる唯一の答えである場合、「どこまで下がるのか」と尋ね始めると問題が発生することです。あるレベルでは、ではない小さなコンポーネントで構成されている必要があります。つまり、あるレベルでは、答えはカテゴリ（2）に含まれている必要があります。または（3）！それ以外の場合は、「無限後退」（ずっとカメです）というこの問題がありますが、これは実際には何も「作られていない」もののアイデアよりも厄介ではありません。したがって、答えはレベルに関係なくカテゴリ（1）であると主張し、最終的には「あまり満足のいくものではありません。
それで、十分に公平です…ある時点で、これ以上「ズームイン」できなくなります。 他のもので作られていないものに到達します。それを「基本的な」レベルと呼びましょう。では、この意味で光子は本当に「基本的」なのだろうか？はい、そうです。基本的な粒子には2つのクラスがあります：
- 光子を含む「ボソン」;
- 含む「フェルミ粒子」…
- 陽子と中性子の成分であるクォーク
- 電子を含むレプトン
これらの粒子が基本的であると私たちが考える理由は、その示唆がまったくないからです。それ以外の場合、つまり、説明に「より基本的な」粒子を必要とする実験的観測はなく、現在のモデルにはそれらの存在を予測するものはありません。それでも、できます
スパン>実際にはいくつかのより基本的なオブジェクトでできていますか？はい、確かに可能です！しかし、それらを期待する説得力のある理由がないため、この時点では、それらの「より基本的な」粒子がどのようなものか、またはそれらが存在するかどうかを見分ける方法は、「ここにもそこにもない」のようなものです。したがって、この時点で、可能な限り「ズームイン」し、thと言うのが妥当と思われます。おそらく、粒子の複合性のレベルは低くありません。 （そして、クォークが「プレオン」などでできているとしたら、同じ質問をする必要があります。別のレベルに押し下げるだけです。）
基本レベルでは、どちらですか？物（素粒子）は「ものでできている」のか、「何でもできていない」のか？
古代人は、物は純粋で未分化の「もの」でできているのではないかと考えていました。 （一例を挙げると、空気/火/水/土の「古典的要素」はアリストテレスによって「連続的」であると考えられていました。アリストテレスと同時代の人は「原子論」のライバルの推測であったので、私たちの前科学的なバージョンです今では、巨視的な物質についての真実もかなり昔から存在していたと考えています！）。しかし、私たちは「最小の粒子のレベルまでものを調査し、それより上のすべてのレベルで、連続した未分化の「純粋なもの」から作られたものは何もないことを発見しました-「カテゴリ（2）」- -むしろ、この基本レベルを超えるものはすべて、より小さなもの、つまり「カテゴリ（1）」で構成されています。ですから、ここで考えているように、「カテゴリー（2）」タイプの存在の概念を楽しませることができるのは、実際には基本的な粒子だけです。そのための「前例」は、いわば、より大きなスケールではありません。
そして問題は、光子のようなこれらの基本的な粒子を見つける非常に小さなスケールでのことです。など、それらはもはや「オブジェクト」の振る舞いについて私たちが考える方法とはまったく似ていないように振る舞い、「何かでできている」と話すことが意味があるかどうかさえ明確ではありません。
つまり、たとえば光子の場合…必要に応じて、「光子」（私が今作った単語）のほんの小さな斑点であると考えることができます。誰もあなたを止めません！ :-)。これは、光子の「カテゴリ（2）」の考え方になります。この「フォトニウム」は何でしょうか？それは単に「光子が作られるもの」として定義されるでしょう。それはどうですか？
まあ、そうではありません… :-(。この概念の問題点は、のみを称賛することです。唯一残っている選択肢である「カテゴリー（3）」よりも（おそらく！）直感的に満足することの基礎-「何も作られていない」ことそして欠点として、光子を「光子」で作られていると考えること答えるよりも多くの質問を提起し、解決するよりも多くの問題を引き起こします。
例：
- 「光子」は、光子が決して分裂しないという規則に従わなければなりません。 「フォトニウム」の2つの小さなビットに;
- …そして同じように、2つのフォトンを詰め込んで2倍の「フォトニウム」を持つ超大型のフォトンを作成することはできません
- 光子はまだゼロ質量であるため、「光子」はある種の質量のない物質でなければなりません…
- など。 ..
また、「サイズ」の尺度をフォトンに有意義に割り当てることができるかどうかは明確ではありません。いくつかの方法があります。光子のサイズについて話しますが、それらは本質的に確率論的です。つまり、光子が別の粒子と相互作用する確率に関連しています。そして、それは他のパーティクルに依存します！ （特に、他の粒子が電気電荷を持っているかどうか）。光子のサイズの1つの尺度はその波長であり、これは他のものと相互作用する確率とよく相関します。したがって、その尺度では、500nmの緑色光の光子の断面の「サイズ」は1/2000になります。 1 MHzの光子ですが、1 MHzの電波の光子のサイズは約1000フィートになります！
そして、他の基本的な粒子と同様に、光子は、測定する範囲で、明確な位置と明確な運動量しかありません。
これからは悪化する（つまり、より奇妙になる）だけですが、アイデアは得られます。 .. 🙂
私のポイントは、基本的な粒子は、「オブジェクト」がどうあるべきかについてあなたが持っているすべての直感に違反する方法で動作するということです！したがって、「何かでできている」という考えをそれらに追加します「問題は解決せず、水をさらに濁らせるだけです。
それでは…この時点で、「まあ、まあまあです…写真nsや他の素粒子は他のものでできていません。思っていたものではなく、慣れるまで少し時間がかかるかもしれませんが、「そういうこと」だと思います。一方、あなたは（a）この説明に非常に不満を持っているか、（b）「おっ、すべては何もない、そして存在」のようなある種の神秘的なニューエイジの宇宙の誤謬にあなたの心が吹き飛ばされているように感じるかもしれません「存在しない！」これらの両極端は誤った考えから生じます。これが私が意味することです…「あなた」は光子（など）と言っているかもしれません。 ）「何も作られていないので、実際には存在しません！」まったくありません。もちろん、他のものと相互作用するという点で存在します。基本的なレベルでそれを確立したばかりです。 「存在する」は「ものでできている」とは何の関係もありません。それだけです。2番目の誤った反応は、「あなた」は基本的にすべてがでできていると言っています何もありません！ “まあ、それも真実ではありません。惑星、人、青いクジラ、ファジーキャタピラーはものでできています。 製分子s、これはでできている原子です。原子は、（a）クォーク（何も作られていない）とグルーオン（何も作られていない）でできている原子核、および（b）電子（何も作られていない）でできています。大きな物体と基本的な粒子の間には、たくさんのレベルの「作り」があります！物理的現実のこれらすべての「レベル」は、実際の原理/関係/相互作用/特性が非常に豊富です。これらを「創発的性質」と呼び、現実の「基本的性質」と区別します。したがって、たとえば、化学とは、原子から「もの」を生み出し、さまざまな種類のものの間の相互作用を支配する創発的な特性に関するものです。熱力学と統計力学は、個々の粒子の大規模なコレクションの創発的な特性に関するものです。生物学は、生命システムの創発的な特性についてです。等々。多くの人々は、意識は物理的現実の新たな現象であるに違いないと信じています。 （誰もあなたがそれを信じる必要があるとは言いません。私は実際にはそうしません。しかし、多くの人がそうします！）
とにかく、上記の2つの誤謬に関して：一部の人々はこれらの両方を組み合わせることができます誤謬、一挙にこの1つの超誤謬に到達： “基本的な粒子は「何でもできていない…したがって、実際には何も存在しない！」Iそれがばかげた発言である理由をすでに理解できることを願っています。もちろん、物事は存在します！ （ほら、あなたはずっと正しかったです！:-)あなたが愛する人々は存在します…あなたがあまり愛していない人々は存在します…コーヒー、ビール、毛皮のような犬、そして音楽！あらゆる種類の本当に素晴らしいものが存在します！だから、基本的な粒子は何でも作られていないという考えを恐れないでください。
As私たちが「還元主義の誤りについて話し合っている限り…あなたは、「私たちがいるのは原子の束に過ぎない」という考えにまったく悩まされておらず、この概念に身を任せているように見える人々がいることに気付くでしょう。肩をすくめることはほとんどなく、おそらく安心感さえあります。あなたが私に尋ねるならば、これは陰気でペリシテ人のような心のしるしです。あなたは「ただの」もの（原子、または何も作られていない基本的な粒子など）以上のものです。あなたには心と意志と感情があり、物事を熟考して評価し、物事を理解し、クールを作り出すことができます物事、そして光子が何でできているかなどについて疑問に思います！
さて、哲学で十分です…基本よりも基本的な現実のレベルについて簡単に述べて答えを終えましょう。粒子。 「なに？どうしてそんなことができるの？」さて、素粒子は宇宙で最も基本的な種類のものですが、それらは「最も基本的なものの説明。なぜなら、基本的な粒子自体が他の何か、つまり場の量子論の観点から説明されているからです。 、アイデアは、最も基本的なレベルに存在するのは、すべての空間を満たし、エネルギーを含む特定のフィールドであるということです。フィールド内の特定の場所のエネルギーがいわゆるゼロ点または真空エネルギーを超える場合は常に、それはフィールドの「励起」、そしてそれは境界のある粒子として現れます。したがって、何も作られていない基本的な粒子は、場（これも物質的な「もの」でできていません）。したがって、光子は光子場の励起であり、電子は電子-陽子場の励起などです。
それは少し長かったですが、うまくいけば役立つか、少なくとも楽しいです:-)