文系ゴリラと理数の戦い_11/18

11/18 文系バーサス物理

微視的状態

圧力とか比熱などの量は構成原子や分子の総体的な効果を反映するものであるが,その性質を構成粒子の幾何学的配置や量子力学的状態に基づいて理解しようとするとき,その個々の状態を微視的状態という。 コトバンク

一文が長い。やり直し。 分ける。

  • 圧力の量は構成原子や分子の総体的な効果を反映するものである
    • 比熱に関しても同様である(もちろん他にも同様のものはある)
    • 力の量の正体を原子や分子と仮定すると
    • 力の正体である原子や分子の状態が変化すれば、力の性質も変化する →道理。
  • 圧力の性質を構成粒子の幾何学的配置や量子力学的状態に基づいて理解しようとするのには困難を伴う
    • 力の正体を先述と仮定したものの
    • 性質の変化を考慮するためには初期位置や移動を計算する必要があり
    • その辺の話は複数の学問をまたぐということもありすこぶる難しい
  • なので、とりあえず微視的状態と呼ぶことにした。

ということになるのだろうかと思う。 また「そういうものだ」というご回答。

幾何学的配置

幾何学的配置、と調べても出てこなかった。 ので、順番に行く。

幾何学(きかがく、古代ギリシア語: γεωμετρία)は、図形や空間の性質について研究する数学の分野である もともと測量の必要上からエジプトで生まれたものだが、人間に認識できる図形に関する様々な性質を研究する数学の分野としてとくに古代ギリシャにて独自に発達 フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

  • 図形や空間の性質について研究する
    • 平面から立体まで対応する(たぶん〇次元とかいう話がキツツキくらいの速度で飛び交う)
  • 数学の分野であり
  • もともとは測量のために平面にのみ対応すればいいやと思って始まった
    • その後ギリシア人がいらんことして学問の範囲を拡大させた
    • とはいってもこの段階ではまだ 人間に認識できる図形 なので良心的か

      最先端の物理学でも用いられるカラビ-ヤウ多様体の一種。現代幾何学では図も書けないような抽象的な分野も存在する。

文系たる私のヘイトを集める「未定だからそういうことにしておく」の最たる、「学問が発達し足りていないからできてないだけ」の分野も存在するとのこと。これは完璧に私怨なので置いておく。 目次を流し読みした感じだと とか とか 空間 とかいう言葉が多用されていた。

次。 配置、の意味だが、国語的なお話ではなく理数ローカルのお話なので「配置 数学」で検索。

2次方程式の解の配置問題の解き方 グラフを書いて( y軸は書かない),3つの条件 ・端点条件 (端点の y座標が正か負か判断) ・軸条件 (軸の範囲を図から判断) ・判別式(頂点の y座標) (判別式の正負(頂点の y座標の正負)を図から判断) をチェック.これらすべてを満たした共通範囲が答えです. 2次方程式の解の配置問題

無秩序な配置に秩序を見出すという考えからラムゼー理論は生まれた。 一言で言うと、この理論は任意に大きな配置にはある別の種類の配置を少なくとも1つは含むことを主張している。 ラムゼー理論/組合せ数学/フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

「配置 物理学」で検索すると「位置」がヒットし、 「配置 物理」で検索するとオンプレサーバの物理設計の話が出てきたので割愛。 「配置 数学」の検索結果から、理数ローカルでは 配置 という言葉を 範囲 に近い意味で使っているのだろうなという感じであった。

最後。 以上より 幾何学的配置 は「微視的状態」の文脈だと n次元における図形や立体、空間を考えた時に、推定されうる範囲 という解釈でよいのではなかろうかと思う。

量子力学的状態

量子力学(、英: quantum mechanics)は、一般相対性理論と共に現代物理学の根幹を成す理論として知られ、主として分子や原子、あるいはそれを構成する電子など、微視的な物理現象を記述する力学である。 量子力学/フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

この後の文脈で「微視的」は「マクロな系」と置き換えられている。

余談。我vs理数者vs哲学者

本題とは全く関係がないが、序文において量子力学というものが社会に与えた影響、とか、そういう学問賛美的な文言が散見されたので、ここの分野は冷遇されているとか、オカルト的なお話だとか思われていたりとか、風当たりが強いんだろうなと思うなどしたが、そもそもWikiまで来て記事読んでる人間にアピールをしたところで風当たりは変わらないぞ、と、未だ見ぬ筆者を思うなどした。
>宇宙の背後にある「語り得ぬもの」または「無」について、ウィトゲンシュタインは「もちろん言い表せないものが存在する。それは自らを示す。それは神秘である」と述べたが、こういった哲学的考えは、理論物理学者から疑問視されている。何故なら、「語り得ぬ」はずの「無」について、科学的に言語化する手がかりが既に見つかっているからである。例えばペンローズの「ツイスター理論」、アシュテカーの「ループ重力理論」、ロルとアンビョルンの「因果的動的三角分割理論」等の研究が進められている。
[哲学への批判/量子力学/フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』](https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8F%E5%AD%90%E5%8A%9B%E5%AD%A6#%E5%93%B2%E5%AD%A6%E3%81%B8%E3%81%AE%E6%89%B9%E5%88%A4)

やっぱり相性は悪いようす。
私からしてみれば理数の人間は「あるかどうか分からないが、あると仮定すると物事の辻褄が合う」みたいな理屈で仮説を立てて検証するからそっちの方がわからない。たぶんそうでもしないと取っ掛かりすらない分野なんだろうなとか思っているし、そうまでしてでも理解したい人たちの分野なんだろうなと思っているが、手戻りが大きすぎる。学問の歩み遅々たるとかいうのもそりゃそうだ。そうでしか進まない学問なのなら、いっそもっとこっち側(無理解側)がそういうものと理解する、というか、歩み寄る、というか、そういうのをしなくてはならない。

だけど「手がかりが見つかっている」ことは「解明された」ということにはならない。少なくとも私はそうは思わない。書きぶりが気に入らないというだけの話であって、序文の話もそうだけども、たぶんここは畑の人間というよりもこの記事を書いた個人と私個人の話になる。
おまけに、ウィトゲンシュタインのように自己のローカル言語を他者も理解できるものとして発する人間も私は好きではない。文系だが「自らを示す」と「神秘である」の間に「無、自体は神秘である」という関係があったとしたってまっすぐに読んで意味が通じると思っている根性が気に入らない。お前なんかかっこええこと言おうとしたやろ。

ちゃうねん。ということで本題に戻ります。

相対性理論ニュートン力学のような古典力学、また古典的な電磁気学量子力学との大きな違いとして、不確定性原理や相補性原理に代表される、観測行為とそれによって記述される物体や系の状態の取り扱いや、それによって要求される確率的な現象の記述が挙げられる。事象が確率的にのみ記述されるということは、ニュートン力学などで成り立っていたような強い意味での因果律が成り立たないことを意味する。 古典力学との関係/量子力学/フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

これだ、という箇所を発見。 困難を伴う 量子力学的状態に基づく理解 というのは 木に実ったリンゴが地面に落ちるとは限らない世界で、枝で腐ったリンゴがどうなるかを考える のに近い困難さを持っているのだろうと思われる。そんなもん分かるわけないのである。 計算すればわかるかもしれない(「手がかりが見つかっている」なら)が秒とはいくまい。

量子力学的」に考えるということは、「不確定性を前提として」考えるということなのだろうか。

エントロピー

原子的排列および運動状態の混沌(こんとん)性・不規則性の程度を表す量。 ▷ 熱力学や情報理論などで使う。 entropy google検索:エントロピー

これまでのことを鑑みると、 ・原子とか量子とかの動きがなんぼほど予測しにくいか のレベルのことなのではないだろうかとは思うが調べてみる。

実際日常生活には全く役に立たないとは言え、下の例の様にまるで流行(はやり)の様に使われていると、エントロピーとはどんなに奥深くて画期的な概念かと思うのも、無理からぬ事と言えます。

この部屋は散らかっているのでエントロピーが高い。 小学生でも分かるエントロピーの話

混沌性と不規則性という意味であまりにもダイレクトな例

エントロピー”とは”ゴミ”の事である。 ゴミとは、もうこれ以上使えなくて、捨てるしかないものです。 それに対してエントロピーとは、使い切ってもとに戻らない度合いを示すのですが、日常的に使われているエントロピーとは、ゴミとほぼ同意語で使われていると思って大きな間違いではないでしょう。

使い切ってもとに戻らない度合い 本来のエントロピーとは、熱力学における不可逆性の度合いを、数値化したものです。

また熱についてもう一つ付け加えますと、熱(エネルギー)はプラスしか存在しないという事です。 言葉としては、暖かい手が冷たい手からマイナスの熱を受け取ったとも言えますが、実態としては熱はプラスだけで、マイナスの熱は存在しないのです。 日常生活では全く気にしなくて良いのですが、マイナスの熱とか、負のエネルギーとかいう言葉は、(空間や時間の歪みの説明でもしない限り)普段は使わない方が賢明です。 前段で、負のエントロピーは存在しないと言ったのは、これが理由です。 小学生でも分かるエントロピーの話

歪みの説明にはマイナスの熱とか負のエネルギーとかが関わってくるというのは創作マン的にありがたい情報。

〇〇性って言葉が多いので整理していきます。 - 混沌性:広義の散らかり具合 - 不規則性:方向性の散らかり具合 - 不可逆性:もとに戻らない性質

エントロピーの概念を体系化したのはドイツの物理学者クラウジウスなのですが、その後ボルツマンによってエントロピーが気体分子の動きを統計的に解析する事で説明できる事を突きとめます。 小学生でも分かるエントロピーの話

ボルツマン!!!!! (下へ続く) ※※ボルツマンでWiki検索して読んではならない。エントロピーの再定義が必要になる。 ※※エントロピーが気体分子の~のあたりは気体分子運動論か?

まとめ。全く別のことを考えていたら ・原子とか量子とかの動きがなんぼほど予測しにくいか ・原子とか量子とかの状態がなんぼほどもとに戻りにくいか を計算できる式が見つかった。でもそれはとにかく増え続けるだけなので不要と思われていたが、他の使い方ができることが判明した。今は「他の使い方」の方をメインフィールドに活躍している言葉。

こっちの記事も文系向けの分かりよさ エントロピーの法則 ただし疑似科学に言及して批判するために書かれた副産物のようなものなのかもしれない。

ボルツマン定数

kってやつですよね。

ボルツマンの原理において、エントロピーは定まったエネルギー(及び物質量や体積などの状態量)の下で取りうる状態の数 W の対数に比例する。これを S = k ln ⁡ W と書いたときの比例係数 k がボルツマン定数である。 ボルツマン定数/フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

「あった方がスッキリするから作った」系の解釈。 スッキリするからというよりは汎用性への対応のために作っておく必要があったのだろうと思う。

2019年5月20日に施行された新定義で、ボルツマン定数の値は不確かさを持たず、その値は正確に k = 1.380649×10−23 J K−1 として定義されることになった ボルツマン定数/フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

汎用性への対応のための不定の値k ではなくって、確定したひとつのややこしい値になったらしい。 円周率をπで書くよってかんじのkである。

プランク定数

位置と運動量の不確定性関係に出てくるプランク定数 エントロピーの正体

光子の持つエネルギー(エネルギー量子)ε は振動数 ν に比例し、その比例定数がプランク定数と定義される プランク定数/フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

従来キログラム(質量の単位)の定義には国際キログラム原器 (IPK) が用いられていたが、2019年5月にプランク定数を用いた新しい定義が施行された。 新しい定義においては、プランク定数を実験的にその値が決定される定数ではなく、固定された定義値として扱うこととし、その定義・固定されたプランク定数(h = 6.62607015×10−34 J s)と、光速と秒を組み合わせることで、キログラムが導かれるという仕組みになっている。

衝撃の事実。 そもそもこのプランク定数は何を表すときにでてくるのかって調べたけどめちゃくちゃ出てくる。 後日へ持ち越し。

角運動量

角運動量

右辺と左辺の次元を合わせるために

角運動量の次元を持った定数hを導入し、ガンマ空間の体積をh3Nで割ってやる

角運動量の次元」と「ガンマ空間の次元」の話。

ガンマ空間というのはN個の粒子の、3 次元位置と 3 次元運動量の積である。 位置と運動量の積は角運動量の次元に等しいから、ガンマ空間の体積は、角運動量の3N乗次元の量

「そういうもの」のお話なので、「そういうもの」同士のつじつまを合わせるというお話をしているようである。

対数と指数

まず ax=b のとき、x のことを指数と言います。 指数は、主に「a を x 乗したらいくつになるか?」を考えるときに使います。 これに対し x=logab のとき、x のことを対数と言います。 対数は、主に「a を何乗したら b になるか?」を考えるときに使います。

ax の形のときは、 a の右上に乗っている x のことを「指数」 logab の形のときは、x=logab ことを「a を底とする b の対数」と呼ぶ 対数とは何なのかとその公式・メリットについて。対数をとるとはどういう意味か?

思い出してきました。 高校時代に理数分野が苦手だった私。 理数分野に「なぜ」を聞くと「そういうものだから」と返ってくるのでした。 ここまでも散々その傾向が見られたもののやっぱりこれですよ、これ。

私が文系だからとかではないかもしれないし、文系でも「そういうもの」理論になじめる人もいるだろうし、たぶんこれは私個人の性質の問題だと思った方がよいのだろうけども、よ。 よくわからん言葉に「そういうもの」って言うし よくわからんものを思いついた人の名前をつけるから「言葉の意味」もないことあるし 類推くらいはさせてくれよって何度キレ散らかしそうになったかしれない。 キレてはないけどだいぶハゲたと思う。

マークダウンのリストのやりかた

記事書きながらわからんくなったのでお世話になりました。

直上に空行がないとリストにならない Markdownは使いやすいか?

マークダウンのおりたたみのやり方

畳みたくなったのでお世話になりました。

必ず

カオス理論

1992年に、ノイズか決定論的システムから作成されたデータかどうかを検定する「サロゲート法」が提案された。サロゲート法は基本的には統計学における仮説検定にもとづく手法であるため、与えられたデータが検定にパスした場合でも、そのデータについて「仮定したノイズであるとは言いがたい」という主張はできるが、「カオスである」という断定をすることはできず、その意味で決定的な検定方法ではない。以下サロゲート法の概要について説明する。 カオスの判定/カオス理論/フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

サロゲート

サロゲート法には様々な方法がある。代表的な「フーリエ変換サロゲート法」について述べる。 帰無仮説: 元時系列は、(予め仮定する)ノイズである

有意水準をαとする

元時系列のパワースペクトルを計算 パワースペクトルを元時系列とし、位相をランダムに設定した新スペクトルをN個作成 新スペクトルをフーリエ逆変換して、新時系列をN個作成(これらをサロゲートデータと呼ぶ) 元の時系列の統計値<N個の新時系列の統計値の下α/2を与える値 または N個の新時系列の統計値の上α/2を与える値<元の時系列の統計値 → 帰無仮説棄却(ノイズとは言えない) サロゲート法/カオス理論/フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

知ってる言葉でいうと背理法ってやつに近い気がする。 SF古典みがあって言葉が楽しい。やってることは元データをランダムに動かしたデータを加工して統計を取って「ノイズでない」ことを証明するっていうことになるのかなと。 フィリップ・K・ディックあたりに出てきそうだなあと思った。

それはそれとして、ムードオルガンは人間が「気分」を発生させるのに要する「臓器」の外部化と思うと面白いよね。人間の「気分」の発生に「臓器」がかかわっているというのは理数畑的な仮定になるのかしら。

エッジ画素群

と検索しても何も出なかったので「エッジ画素」で検索してみたら「エッジ検出」が出てきた。 Pythonとかでよく見かけるやつだ!!!!!!!!

いつかやるやつ 完全反対象テンソル//エディントンのイプシロン

本日は以上! markdown使えるの?