クイズ問題: 原子番号99の元素にもその名を残す、「光電効果」の説明や「特殊相対性理論」の提唱などの業績で知られる科学者は誰でしょう?
答え: アルベルト・アインシュタイン

関連するWikipedia記事の抜粋:
title: 原子模型
text: これを解決する糸口となったのは1923年にド・ブロイによって提唱された物質波の概念である。その後、実際に電子線回折の実験で電子が波動性を持つことが確認された。そして、ド・ブロイの考え方を発展させたシュレーディンガーが1926年に提唱したシュレーディンガー方程式を解くことにより、電子の運動も量子力学によって説明する現在の原子模型が導かれた。
title: 量子力学
text: マイケル・ファラデーやカール・フリードリヒ・ガウスが幾何学的考察から見出した電磁力に関する法則をジェームズ・クラーク・マクスウェルが1864年にマクスウェルの方程式としてまとめ、電磁波の存在を予想した。この予想に基づいて1887年にハインリヒ・ヘルツが電磁波の実証実験に成功し、無線の発明の基礎を与えた。さらに、この実験の中で後の量子力学の端緒のひとつとなった光電効果を発見した。光電効果はその後フィリップ・レーナルトらによって実験的研究が進められた。
title: 粒子と波動の二重性
text: 1800年代終わり、ジェームズ・クラーク・マクスウェルは、マクスウェルの方程式により光は電磁波の伝播であることを示した。この方程式は多くの実験によって検証され、ホイヘンスの考えは広く受け入れられていった。
title: レーダーの歴史
text: 1887年、ドイツの物理学者であるハインリヒ・ヘルツが電磁波の人工的な発生と検出に関する実験を行った。電磁波の存在はイギリスの物理学者であるジェームズ・クラーク・マクスウェルによって理論的に予言されていたが、ヘルツの実験によってはじめて立証された。
title: 物理学
text: 物理学の研究において最も重要なステップの一つは、物理法則を数式に表現する前の段階、観測された事実の中から記述すべき基本的な要素を抽出する行為である。電磁気学に貢献したマイケル・ファラデーが正規の教育を受けなかったため、数学的知識がなかったにもかかわらず、さまざまな発見を成し遂げたことや、ノーベル賞を受賞したリチャード・P・ファインマンが液体ヘリウムについて論じた論文やジョージ・ガモフが初めてビッグバン理論を提唱した論文には数式が出てこないことは、自然界の中に記述すべき対象を見つけ出す営みが物理学において重要なステップであるということを示している。
title: 量子力学
text: 1905年にアルベルト・アインシュタインは、プランクの用いた量子化の概念を用いて、電磁波に粒子としての性質があること(光量子仮説)を発表した。1923年にアーサー・コンプトンが電子によるX線の散乱においてコンプトン効果を発見したことで有力な証拠を得た(詳細は光量子仮説の項を参照)。
title: 近代における世界の一体化
text: マイケル・ファラデー、ジェームズ・クラーク・マクスウェルらが電磁気学を確立していくと、電気が新たにエネルギー源として普及し始めた。ピエール・キュリーとマリ・キュリー夫妻が世界で初めて放射性物質であるラジウムを1898年に発見し、原子物理学の端緒となった。1905年にはアルベルト・アインシュタインが特殊相対性理論を発表、1915年から1916年には一般相対性理論を発表し、アイザック・ニュートン以来のニュートン力学を書き換えることとなった。
title: 古典電磁気学
text: 電磁気学は19世紀に発展したが、その中でも特にジェームズ・クラーク・マクスウェルが重要な役割を果たした。電磁気学の歴史については、パウリの『相対性理論』、数学者E・T・ホイッタカーの著書、A・パイスのアインシュタインの伝記などに詳しい。
title: 光電効果
text: この現象は、19世紀の物理学では説明することのできない難題であったが、1905年、物理学者のアルベルト・アインシュタインが自身の論文『光の発生と変換に関する1つの発見的な見地について』内で導入した光量子仮説によって、説明付けられた。なお、アインシュタインはこの業績によって、1921年にノーベル物理学賞を受賞している。
title: ブライアン・ジョゼフソン
text: 物理学者らは自然の複雑さを単一の統一理論で表そうとし、中でも成功した理論が量子論で、いくつかのノーベル賞がその分野に与えられている。例えばポール・ディラックやヴェルナー・ハイゼンベルクが挙げられる。マックス・プランクは100年前に熱い物体からのエネルギー放射の量を正確に説明しようとして量子論の基礎を築き、そこからレーザーやトランジスタが生まれた。
title: 元素
text: アルファ崩壊発見などで業績を残したアーネスト・ラザフォードは原子核を発見し、1911年にラザフォードの原子模型を提唱した。これにニールス・ボーアは量子仮説を加えてボーアの原子模型を発表した。これによって基本的な原子の構造や周期律が生じる理由などが説明され、元素は原子という構造を持つ物質として知られるようになり、その研究は化学から物理学の素粒子物理学分野へと発展していった。
title: 電波
text: 1864年にジェームズ・クラーク・マクスウェルは「光は波の姿をした電磁散乱である」と予測した。それから13年後の1887年にハインリッヒ・ヘルツがマクスウェルの方程式から光よりも周波数の低い電磁波(電波)の姿を推測し、電磁波の発生と検出を可能とする実験機器を考案制作してその存在を実証した。
title: パラダイム
text: 20世紀に入り、1905年、アルベルト・アインシュタインは、光電効果をマックス・プランクの量子仮説を用いて説明し、粒子説が復活した。1920年代に量子力学が成立すると、ヴェルナー・ハイゼンベルクの不確定性原理により、光は粒子とも波動とも考えられることが判明し、波動説と粒子説の長い対立はどちらの勝利とも付かない形で収束した。
title: アーネスト・ラザフォード
text: マイケル・ファラデーと並び称される実験物理学の大家である。α線とβ線の発見、ラザフォード散乱による原子核の発見、原子核の人工変換などの業績により「原子物理学の父」と呼ばれる。
title: ヘンドリック・ローレンツ
text: ヘンドリック・アントーン・ローレンツ(Hendrik Antoon Lorentz、1853年7月18日 - 1928年2月4日)は、オランダの物理学者。ゼーマン効果の発見とその理論的解釈により、ピーター・ゼーマンとともに1902年のノーベル物理学賞を受賞した。ローレンツ力、ローレンツ変換などに名を残し、特に後者はアルベルト・アインシュタインが時空間を記述するのに利用した。
title: アインシュタインの奇跡の年
text: これらの論文を通じて、アインシュタインは当時の物理学上の重要な疑問や問題に取り組んだ。1900年、ウィリアム・トムソン(ケルビン卿)は「熱と光の力学的理論を覆う19世紀の雲」と題した講演で、マイケルソン・モーリーの実験の結果や黒体放射について、物理学では納得のいく説明ができないと指摘した。特殊相対性理論の導入により、マイケルソン・モーリーの実験の結果を説明することができた。アインシュタインの光電効果の説明は、マックス・プランクが黒体放射の説明に成功した量子論を発展させたものだった。
title: エルヴィン・シュレーディンガー
text: 1925年から1926年にかけてシュレーディンガーは、フランスの物理学者ルイ・ド・ブロイが発見した物質波の概念を基にして量子力学の基礎方程式、シュレーディンガー方程式をハミルトン-ヤコビ方程式などを用いて導出し、波動力学を展開した。この際、力学と光学との間の対応関係を指摘するハミルトンのアナロジーが指針となったと言われる。さらに、ドイツの理論物理学者ヴェルナー・ハイゼンベルクの提唱した行列力学と、自身の波動力学が数学的に同等であることを証明した。シュレーディンガーは量子力学の確立に大いに貢献し、デンマークの理論物理学者ニールス・ボーアの提唱した量子論の結果を完璧なものにしたと言える。
title: マックス・アブラハム
text: 1902年に電子を剛体球とみなして電子の質量は電荷と電磁場との相互作用に起因すると言う電磁質量の理論を発表した。しかし、1904年頃にオランダの物理学者であるヘンドリック・ローレンツはアブラハムの理論とは異なる電子は運動方向に短縮すると言う考えを発表し、論争や実験が行われ対立したが、後にドイツの物理学者であるアルベルト・アインシュタインの相対性理論により解決される。
title: 量子力学
text: 1924年にルイ・ド・ブロイは、アインシュタインが1905年に発表した光量子仮説に基いて、光が粒子のように振る舞うように、物質も波のように振る舞うという仮説を立て、粒子の運動量と物質波の波長を結びつけた。ド・ブロイの仮説の正当性は後に、1927年のデイヴィソン=ガーマーの実験によって示された。金属結晶による電子線の回折を確認する実験は、クリントン・デイヴィソンとレスター・ガーマーらの他に、1927年にジョージ・パジェット・トムソンによっても行われており、デイヴィソンとパジェット・トムソンはこの功績により1937年のノーベル物理学賞を得ている。1928年には日本の菊池正士も雲母の薄膜による電子線の干渉現象を観察し、電子が波動性をもっていることを示している。
title: マクスウェルの方程式
text: マクスウェルの方程式(マクスウェルのほうていしき、英: Maxwell's equations)は、電磁場を記述する古典電磁気学の基礎方程式である。マイケル・ファラデーが幾何学的考察から見出した電磁力に関する法則が1864年にジェームズ・クラーク・マクスウェルによって数学的形式として整理された。マクスウェル-ヘルツの電磁方程式、電磁方程式などとも呼ばれる。マクスウェルはマックスウェルとも表記され、マクスウェル方程式、マックスウェル方程式などと書かれることも多い。
title: 光子
text: ニュートン力学を完成させたアイザック・ニュートンなどは粒子説に基づくモデルを提案していたことから、18世紀までは光の粒子説が優勢に立っていた。ところが、19世紀初頭、トーマス・ヤングとオーギュスタン・ジャン・フレネルが光の干渉と回折を明確に示したことから、19世紀中頃には光の波動説が優勢に立つこととなった。さらに、1865年には、ジェームズ・クラーク・マクスウェルは光は電磁波の一種であると予測し、それを1888年にハインリヒ・ヘルツが実験的に確かめたことから、光の本性としての光の波動説は確定されたかのようにみなされた。
title: 相対性理論
text: 1921年にアインシュタインはノーベル物理学賞を受賞するが、これは光電効果の発見を理由としており、相対性理論を対象としての授与ではなかった。
title: 波動
text: 1924年、ド・ブローイは物質波という考え方を発表した。その2年後には、この物質波の考え方を発展させてシュレーディンガーが波動力学を構築した。波動力学では、「物質というものはすべて波としての性質を併せ持っている」と説明する。この波動力学は、後になりハイゼンベルクのマトリックス力学と実質的に同等のものであるということがやがて理解されるようになり、これらは量子力学として統一されることになった。
title: ハインリヒ・ヘルツ
text: ヘルツは数カ月間実験を繰り返し、その結果をまとめた。この実験を通して、マクスウェルとファラデーが予言した通り、電磁波が空間を伝播することが証明され、無線の発明の基礎となった。ただし彼はそれ以上この現象を研究することはなく、観察された現象についていかなる解釈も提示していない。
title: デヴィッド・ボーム
text: ボームに大きな影響を与えた思想家として、量子論のルイ・ド・ブロイ、ニールス・ボーア、ハイゼンベルク、シュレーディンガー、相対性理論のアルベルト・アインシュタイン、哲人ジッドゥ・クリシュナムルティらがいる。1924年、ド・ブロイ、物質波を提唱。それまで粒子としてしか考えられてこなかった電子には実は「波」が伴う。すべての物質、特に電子には、波が伴うという「物質波」の発想・発見である。ボーム自身は、電子もまた粒子であるだけではなく波のように振舞う物質波であるという物理学上の画期的発見をしたこのド・ブロイに関して、たびたび言及している。しかし、量子力学という枠を超えて、根源的な世界観・宇宙観でボームに影響を与えたのは、上掲の人物の中でも、特にアインシュタインとクリシュナムルティであった。
title: シュレーディンガー方程式
text: マックス・プランクの光の量子化(黒体輻射を参照)にしたがって、アルベルト・アインシュタインは、プランクの量子は光子(光の粒子)であると説明し、光子のエネルギーはその波長に比例すると提案している(これが波動と粒子の二重性の最初の現れ)。エネルギーと運動量は特殊相対性理論の波長と波数と同じ方法で関係しているから、光子の運動量p が波数k と比例関係にあることがわかる。
title: エドマンド・テイラー・ホイッテーカー
text: 1910年、ホイッテーカーは「A History of the Theories of Aether and Electricity」(エーテルと電気の歴史)を執筆した。この本ではエーテルがルネ・デカルトに提唱されてからヘンドリック・ローレンツとアルベルト・アインシュタインらの特殊相対論によって葬り去られるまでの歴史を詳述しており、ヘルマン・ミンコフスキーの知られざる業績をも記述しているため、ホイッテーカーは評判の高い科学史家となった。
title: アーサー・コンプトン
text: 1923年、Physical Reviewで粒子のような運動量を光子に帰すことによりX線シフトを説明する論文を発表した。これはアインシュタインが1905年のノーベル賞を受賞した際に光電効果を説明するために呼び起こしたものである。これらは1900年にマックス・プランクにより最初に仮定され、光の周波数のみに依存する特定の量のエネルギーを含むことにより「量子化」された光の要素を概念化した。この論文において、それぞれの散乱されたX線光子が1つの電子のみと相互作用すると仮定して、波長のシフトとX線の散乱角の数学的な関係を導出した。この論文は導出した関係を検証する実験について報告することで締めくくっている
title: 磁性
text: 電気と磁気の関係の解明は1819年、コペンハーゲン大学の教授だったハンス・クリスティアン・エルステッドが電流によって方位磁針が影響を受けることを発見したのが始まりである。その後、アンドレ=マリ・アンペール、カール・フリードリヒ・ガウス、マイケル・ファラデーといった人々が実験を行い、電気と磁気の関係をさらに明らかにしていった。ジェームズ・クラーク・マクスウェルはそれまでの知見をマクスウェルの方程式にまとめ、電気と磁気と光学を一分野にまとめた電磁気学を生み出すことになった。1905年、アインシュタインはそこから特殊相対性理論を生み出した。
title: アナス・ミラビリス
text: 1905年、当時26歳のアルベルト・アインシュタインは、光電効果、ブラウン運動、特殊相対性理論、そして有名なE = mcの方程式に関する論文を1年間で発表した。
title: 波動力学
text: 1926年にエルヴィン・シュレーディンガーが、電子が従うべき波動方程式を導き、シュレーディンガー方程式と対応づけた。このシュレーディンガー方程式は、水素原子の離散的なエネルギー準位を上手く説明することに成功した。このシュレーディンガー方程式によって記述される電子の運動力学が波動力学である。
title: エルヴィン・シュレーディンガー
text: 1926年に波動形式の量子力学である「波動力学」を提唱。次いで量子力学の基本方程式であるシュレーディンガー方程式や、1935年にはシュレーディンガーの猫を提唱するなど、量子力学の発展を築き上げたことで名高い。
title: ブラウン運動
text: 1905年のアインシュタインの論文によって、ブラウン運動は原子の存在を明白に証拠付ける事実となった。その内容を要約すると以下のようになる。
title: アインシュタインの奇跡の年
text: 特殊相対性理論など、アインシュタインの業績は他の分野でも高く評価されていたが、1921年のノーベル物理学賞の受賞は、光電効果の研究に対してであった。ノーベル委員会は、特殊相対性理論が実験的に証明されることを待ち望んでいた。しかしそれがなされたのは、1938年と1941年のアイヴズとスティルウェル(英語版)、1941年のRossiとHall による時間の遅れの実験によってだった。
title: ヘンドリック・ローレンツ
text: ローレンツは原子が荷電粒子で構成されていると予想し、それら荷電粒子の振動が光の発生源かもしれないと示唆していた。かつての教え子で同僚のピーター・ゼーマンが1896年にゼーマン効果を発見すると、ローレンツはその現象の理論的解釈を提供した。この実験および理論的業績により、1902年のノーベル物理学賞を受賞した。ローレンツの名は、ローレンツ力、ローレンツ分布、ローレンツ変換、ローレンツ・ローレンツの式などに残っている。
title: 光子
text: アインシュタインの1905年の予測は、ロバート・ミリカンのノーベル・レクチャーでも詳しく語られたように、20世紀の最初の20年間で様々な実験によって実証された。しかし、1922年にコンプトンの実験で光子が波数に比例した角運動量を運ぶことが示されるまでは、ほとんどの物理学者は電磁放射自体が粒子であることを信じられなかった(例えば、ヴィルヘルム・ヴィーン、マックス・プランク、ミリカンのノーベルレクチャー)。その代わり、エネルギーの量子化は物質の未知の制約に由来するという考えが広く信じられた。しかし、量子化を光自身に帰さなければ解釈の難しいコンプトン効果の実験等で、徐々に態度が変わっていった。
title: 分子
text: 分子の物理学的挙動について、実験的にその実在性を確立したのはアルベルト・アインシュタイン(1905年)およびジャン・ペラン(1909年)によるブラウン運動の研究である。今日では分光学的測定や質量分析測定あるいは原子間力顕微鏡により分子を直接観測することが可能になっている。
title: 物理学の歴史
text: 宇宙の基本的な性質については、哲学の側に傾きつつ議論が続いていたが、量子理論はポール・ディラックによる1928年のディラック方程式を始め、研究が続けられていた。しかし、電磁理論の量子化は、理論的な公式から無限大のエネルギーが導かれてしまうために、1930年代を通して停滞していた。この状況は第二次世界大戦が終わり、ジュリアン・シュウィンガー、リチャード・ファインマン、朝永振一郎らが独立に繰り込みを提案し、量子電磁力学が確立されるまで、解決されなかった。
title: 電磁気学
text: 電磁気学(でんじきがく、(英: electromagnetism)は、物理学の分野の1つであり、基本相互作用のひとつである電磁相互作用に関する現象を扱う学問である。工学分野では、電気磁気学と呼ばれることもある。電磁気学の概念は、19世紀にスコットランドの科学者ジェームズ・クラーク・マクスウェルによって合成された。 マクスウェルの電磁気学の方程式は、「物理学における2番目の大きな統一」と呼ばれる。
title: 光起電力効果
text: 1887年、ハインリヒ・ヘルツにより光電効果が見出された。これはハルヴァックス(W.L.Hallwacks)やフィリップ・レーナルトらの研究を経て、アルベルト・アインシュタインの光量子仮説により、光子と電子の相互作用が理論付けられた(光電効果#歴史を参照)。これが光起電力効果の理論的な理解の礎となった。
title: トムソン散乱
text: トムソン散乱(トムソンさんらん、英: Thomson scattering)とは、ニュートン力学的に考察する事の出来る束縛を受けていない自由な荷電粒子による、古典的な電磁波の散乱で、弾性散乱の一種である。イギリスの物理学者であるJ. J. トムソンが、1個の電子に対して一定の方向から光が当たる時、どの方向にどれだけ光が散乱されるかを算定した事に因んで名付けられた。
title: 霧箱
text: 1932年、カール・デイヴィッド・アンダーソンは、磁場中で霧箱の観測をしていると、電子と同じ質量で反対の向きに曲がる飛跡を発見した。これはポール・ディラックが予言していた陽電子を立証するものであった。この発見がきっかけでディラックは翌1933年にノーベル賞を受賞し、アンダーソンも1936年にノーベル賞を受賞した。
title: 粒子と波動の二重性
text: しかし20世紀になると新たな問題が持ち上がった。1905年のアインシュタインによる光電効果の実験などよって、光が粒子のような性質も持つことが示され、1923年のコンプトン散乱の発見によって確かなものになった。一方で、粒子だと考えられていた電子について、電子回折が予言された後、実験により確かめられ、電子が波動のような性質も持つことも示された。
title: クライン-ゴルドン方程式
text: 量子論の形成において、相対論的波動方程式は波動力学の基礎を築いたエルヴィン・シュレーディンガーによって、最初に考察された。シュレーディンガーは、波動力学の基礎方程式を導出する過程の中で、相対論的な方程式を考えたが、これは水素原子のスペクトル構造を正しく与えることができず、1926年に非相対論的なシュレーディンガー方程式を導くに至った。また、ルイ・ド・ブロイはド・ブロイ波の理論の中で、粒子性と波動性を持つ物質場を相対論的に論じた。
title: アルバート・マイケルソン
text: このことはあらゆる方向に運動する物体から観測する光速度は常に一定であるという「光速度不変の原理」の発見につながり、のちにアルベルト・アインシュタインの特殊相対性理論の根拠となった。そのため、極めて意義の大きい失敗と言える。なお、アインシュタインが特殊相対性理論を構築する際にマイケルソン・モーリーの実験のことを知っていたかどうかという歴史的議論もあった(特殊相対性理論では、エーテルは「不要」とされている)。
title: 重力波 (相対論)
text: 重力波の概念は、アルベルト・アインシュタイン自身が、一般相対性理論を発表した2年後に発表した。重力波の存在は間接的には示されていた(間接的な検出参照)が、直接の検出には100年を要した(直接的な検出参照)。なお、素粒子物理学の標準理論において重力相互作用を伝達する素粒子として重力子(英: graviton)が想定されているが、これは2020年現在未検出である。
title: リエナール・ヴィーヘルト・ポテンシャル
text: 古典電磁気学を規範として、アルベルト・アインシュタインは特殊相対性理論の発見に成功した。 電磁波の運動と伝播を調べることで、相対論的な空間と時間の記述を導いた。 リエナール・ヴィーヘルトの公式は運動する相対論的な粒子系のより詳細な解析をするための出発点として重要な役割を果たす。
title: 近接作用
text: 遠隔作用論的な描像と近接作用論的な描像の仲立ちをする概念として、電気力に対しては電気力線が、磁気力に対しては磁力線が考案されている。電気力線と磁気力線はマイケル・ファラデーによるもので、ジェームズ・クラーク・マクスウェルはファラデーの考えを元に電磁場の数理モデルを与えた。マクスウェルの電磁気学理論は今日マクスウェル方程式と呼ばれる方程式系に集約されている。
title: 誘導放出
text: 誘導放出現象は、アルベルト・アインシュタインによって、量子力学の枠組みの中から理論的に発見された。量子力学において誘導放出は光子のやりとり、つまり量子化された電磁場によって記述される。
title: 電気分解
text: デービーの研究を引き継いだマイケル・ファラデーはさらに電気分解の研究を進め、ファラデーの電気分解の法則をはじめ様々な発見をし、電気化学の基礎を築いた。
title: 粒子と波動の二重性
text: 最初期の光に関する総合的な理論は、まずホイヘンス、次いでニュートンにより、それぞれ対立するようなモデルが提唱された。
title: 電子軌道
text: 量子力学が成立する以前、長岡半太郎、アーネスト・ラザフォード、ニールス・ボーア、アルノルト・ゾンマーフェルトらが提唱していた原子模型では、電子は原子核の周りを運動しているとされており、この軌跡(軌道、orbit)が分かれば、電子のある時刻における位置や運動量といった物理量を計算することができると考えられていた。
title: ファインマン・ダイアグラム
text: ノーベル物理学賞受賞者で量子電磁力学の創始者の一人であるリチャード・P・ファインマンによって提唱されたファインマンルールに基づいて計算することによって素粒子の振る舞いを記述できる。
title: フーコーの振り子
text: アメリカ合衆国の物理学者であるアーサー・コンプトンはコンプトン効果を発見し、1927年にノーベル物理学賞を受賞した人物である。コンプトン・ジェネレーターとは、アーサー・コンプトンがウースター大学の学生であった1913年に発表した地球の自転を観測する装置である。
title: アレシボ・メッセージ
text: このメッセージは当時コーネル大学にいて有名なドレイクの方程式を考案したフランク・ドレイクによって作られ、他にカール・セーガンなど数人も作成に関わっている。
title: ド・ジッター宇宙
text: ド・ジッター宇宙(ド・ジッターうちゅう、De Sitter universe)とは、ウィレム・ド・ジッターが解いたアルベルト・アインシュタインの一般相対性理論の重力場方程式の三つの解のうちの一つの解であり、密度と圧力がともにゼロで、宇宙項が正の値をとる宇宙である。この解はド・ジッターの名をとってド・ジッター宇宙と呼ばれるようになった。
title: 特殊相対性理論
text: 特殊相対性理論以前の電磁気学において、J.J.トムソンやワルター・カウフマン(英語版)によって電子の質量の速さ依存性が指摘されていた。それを説明する理論としてマックス・アブラハムは、電子の慣性質量の起源を全て電磁場に求めるという電磁質量概念 (Electromagnetic mass) を提唱したが、電子以外の物質の構成要素に対して一般化することができなかった。
title: ローレンツ変換
text: ローレンツはこの変換がマクスウェル方程式を不変な形で変換することを、1900年に発見した。ローレンツは導光性エーテル仮説を信じており、この変換に適切な基礎を提供する相対性理論を発見したのは、アルベルト・アインシュタインであった。
title: ローレンツ因子
text: ローレンツ因子 (英: Lorentz factor, Lorenz term) とは、物体が動いているときに物体の時間、長さ、相対論的質量に依存して変化する因子である。ローレンツ変換の結果現われる因子であり、特殊相対性理論の方程式にしばしば現われる。相対性理論よりも前にオランダ人物理学者ヘンドリック・ローレンツにより提唱されたローレンツ電磁気学に現われることからこう呼ばれる。
title: グスタフ・ヘルツ
text: グスタフ・ルートヴィヒ・ヘルツ(Gustav Ludwig Hertz, 1887年7月22日 - 1975年10月30日)は、ドイツの物理学者。ニールス・ボーアの量子論の原子が離散的なエネルギーを持っていることを検証する実験(フランク=ヘルツの実験)を行った。ジェイムス・フランクと共に1925年ノーベル物理学賞を受賞した。
title: 反水素
text: 1932年、宇宙線の研究をしていたカール・アンダーソンにより、正の電荷を持つ電子、陽電子が発見される。
title: 量子力学
text: 1950年代にリチャード・ファインマン、フリーマン・ダイソン、ジュリアン・シュウィンガー、朝永振一郎らによって量子電磁力学が構築された。量子電磁力学(りょうしでんじりきがく、英: Quantum electrodynamics: QED)とは、電子を始めとする荷電粒子間の電磁相互作用を量子論的に記述する理論である。一方、量子力学と一般相対性理論を合わせた理論(量子重力理論)は、いまだ完成されていない。
title: マルセル・グロスマン
text: グロスマンは、今日でも最もエレガントで強力な重力理論である一般相対性理論における、数学と理論物理学の独自の統合を促進した。アインシュタインとグロスマンの協力により、画期的な論文「相対性理論と重力理論の概要」が生まれた。これは1913年に出版され、アインシュタインの重力理論を確立した2つの基本的な論文の1つである。
title: 物理学
text: 電気と磁気の挙動はファラデー、オームらによって研究された。マクスウェルは1855年から1864年までに発表した3つの論文で、マクスウェルの方程式で記述される電磁気学という単一理論で二つの現象を統一的に説明した。この理論によって光は電磁波であると予言された。この予言は後にヘルツによって実証された。
title: マイケルソン・モーリーの実験
text: ところが、静止したエーテル中の電磁気理論(1864年)を作り、光は電磁波であるという説(1871年)を立てたジェームズ・クラーク・マクスウェルは、ある時、自身の方程式の数式中に、直接的ではないものの、静止エーテル中の地球の運動が適当な光学上の実験で探知できることが示されていることに気づいた。
title: 光子
text: 1926年、もともと光の粒子は運動量を持つということを主張していたギルバート・ルイスは、ギリシア語で「光」を意味するφῶςを由来にこの光の粒子をphoton(フォトン、光子)と名付けた。翌1927年10月には、コンプトンの提案で開催された第5回ソルベー会議では主題が\"Electrons et photons (電子と光子)\"と、早速 \"photon\" の用語が取り入れられることとなった。同年1927年にはアーサー・コンプトンがコンプトン効果の研究でノーベル物理学賞を受賞すると、多くの科学者が光の量子化の正当性を受け入れ、光量子を表すルイスのphotonという用語を受け入れた。
title: ハインリヒ・ヘルツ
text: また同じ1887年、ヘルツは紫外線の照射により帯電した物体は電荷を容易に失うという光電効果(後にアインシュタインによって説明された)を発見した。これは、電磁波をより強く発信する方法を探していて、紫外線を発信装置に当てると電磁波が強くなることを見出したのが発端である。
title: ラザフォード散乱
text: ラザフォード散乱(ラザフォードさんらん、英: Rutherford scattering)とは、クーロン相互作用による荷電粒子間の弾性散乱(英語版)を言う。1911年、アーネスト・ラザフォードにより説明された物理現象であり、ボーア模型の先駆けとなったラザフォードの惑星型原子模型の発展につながった。現在では、ラザフォード後方散乱分光という元素組成分析手法に利用されている。ラザフォード散乱は、静電気力(クーロン力)のみに依存し、粒子間の最接近距離はクーロンポテンシャルのみにより決定されるため、初めはクーロン散乱と呼ばれた。古典的なアルファ粒子の金原子核によるラザフォード散乱においては、散乱された後の粒子の持つエネルギーと速度が散乱前と変わらないので、「弾性散乱」の例といえる。
title: アルベルト・アインシュタイン
text: 1919年、皆既日食において、太陽の重力場で光が曲げられること(いわゆる重力レンズ効果)がケンブリッジ天文台のアーサー・エディントンの観測により確認されたが理論の立証にはまだ不充分であった。しかし、このことにより一般相対性理論は物理学理論としての一定の地位を得る。このことは世界のマスコミにも取り上げられ、これによってアインシュタインの名は世界的に有名となった。一方、彼がユダヤ人であるとの理由から、ドイツ国内における彼と相対性理論に対する風当たりは強かった。なお、アインシュタインの親友のフリッツ・ハーバーもユダヤ人であったが、ハーバーのほうはアインシュタインとは異なった道を進み、改宗してドイツ軍に協力し毒ガス兵器の開発に力を貸した。
title: 対生成
text: 1930年、ポール・ディラックが2年前に発表したディラック方程式の解として予言し、1932年、カール・デイヴィッド・アンダーソンの電子対生成発見により立証された。その後加速器実験により、各中間子やミュー粒子、陽子についても観測されている。
title: シュレーディンガー方程式
text: ド・ブロイの理論が登場すると、物理学者ピーター・デバイは即座に、もし粒子が波として振る舞うなら、それらは何らかの形の波動方程式を満たすべきだと論評した。デバイの見解に刺激を受け、シュレーディンガーは電子の適切な 3 次元波動方程式を見つけようと決意した。シュレーディンガーは、光学と力学を結ぶウィリアム・ローワン・ハミルトンの類推に導かれた。それは、波長を 0 にする極限では光学系は力学系に似るという考え方である(ゼロ波長極限での光の経路は、フェルマーの原理に従った明確な軌跡を描く。光学におけるフェルマーの原理の力学における対応物は最小作用の原理である)。
title: 量子論
text: 1940年代終わりになって初めて、この無限大の問題は繰り込みにより解決された。これを受けて、量子電磁力学がリチャード・P・ファインマン、フリーマン・ダイソン、 ジュリアン・シュウィンガー、朝永振一郎らにより定式化された。量子電気力学は、電子は、陽電子、電磁場を初めて統一的な手法で記述した。また、これによる予測値は、測定結果と非常に高い精度で一致することも確かめられた。ここで発達した概念や手法は、この後さらに発展した場の量子論において手本とされることになった
title: 行列力学
text: ニールス・ボーアとアルノルト・ゾンマーフェルトの量子条件やアルベルト・アインシュタインの光量子論に代表される前期量子論は、原子構造やその発光スペクトルの解明といった一定の成果をあげるものの、量子力学的な世界を体系的に記述する枠組みを与えるものではなかった。1925 年、当時 23 歳でゲッティンゲン大学の講師であったハイゼンベルクは、古典的な物理描像を捨て、新しい量子力学の理論の定式化を行った。行列力学では運動量や位置などの物理量を行列を用いて表現し、ハイゼンベルクの運動方程式で自然を記述した。
title: プランク定数
text: アルベルト・アインシュタインはプランクの理論の影響を受け、1905年、光が粒子のような性質を持つという光量子仮説を提唱し光電効果を説明した。光量子仮説では、プランクとは別の方法でエネルギー量子の存在を説明した。アインシュタインの光電効果の考えはともかくとして彼が導いた式の正しさは、ロバート・ミリカンによって10年かけて行われた実験にて確かめられた。1916年にミリカンが報告したプランク定数の値は、
title: 特殊相対性理論
text: 特殊相対性理論(とくしゅそうたいせいりろん、独: Spezielle Relativitätstheorie、英: Special relativity)とは、慣性運動する観測者が電磁気学的現象および力学的現象をどのように観測するかを記述する、物理学上の理論である。アルベルト・アインシュタインが1905年に発表した論文に端を発する。特殊相対論と呼ばれる事もある。
title: ノーベル賞を巡る論争
text: アルベルト・アインシュタインの1921年のノーベル賞受賞は、「理論物理学に対する貢献、特に1905年の光電効果の法則の発見」を受賞理由としたものだった。ノーベル委員会は、彼の他の多くの発展性のある貢献の候補を見逃したが、後に、彼の研究を実験的に検証するためにより高度な技術を適用した者に対して賞が授与された。2017年のノーベル物理学賞を受賞したLIGOはその1つである。アインシュタインの理論から導かれた多くの予測は、技術の進歩により実際に確認されている。重力場における光の曲がり、重力波(LIGOによって検出された)、重力レンズ作用、ブラックホールなどである。重力波の放出の存在はPSR B1913+16(ハルス-テイラーの連星パルサー)の観測によって最初の証拠が得られ、これによりラッセル・ハルスとジョゼフ・テイラーは1993年のノーベル物理学賞を受賞した。
title: ボーアの原子模型
text: ボーアの原子模型(ボーアのげんしもけい、英: Bohr's model)とは、ラザフォードの原子模型における矛盾を解消するために考案された原子模型である。この模型は、水素原子に関する実験結果を見事に説明し、量子力学の先駆け(前期量子論)となった。
title: 粒子と波動の二重性
text: 光電効果は、アインシュタインの1921年度のノーベル物理学賞受賞の受賞理由とされた。
title: 量子電磁力学
text: 1927年、ポール・ディラックは粒子の生成消滅演算子という概念を導入することで電磁場の量子化に初めて成功し、これが量子電磁力学の創始となった。ただし、生成消滅演算子は別の人間が創りだしたものである。その後、ヴォルフガング・パウリ、ユージン・ウィグナー、 パスクアル・ヨルダン、ヴェルナー・ハイゼンベルクらの尽力により量子電磁力学の定式化が始まり、1932年のエンリコ・フェルミの論文によりエレガントな定式化がほぼ完成した。しかし、量子電磁力学の根幹には重大な問題が残っていた。
title: X線
text: X線(エックスせん、英: X-ray)は、波長が1pm - 10nm程度の電磁波である。発見者であるヴィルヘルム・レントゲンの名をとってレントゲン線と呼ばれることもある。放射線の一種で、X線撮影、回折現象を利用した結晶構造の解析などに用いられる。呼称の由来は数学の“未知数”を表す「X」で、これもレントゲンの命名による。
title: 陰極線
text: 後の1924年、ルイ・ド・ブロイは博士論文の中で、アルベルト・アインシュタインが光子について示した粒子と波動の二重性が電子についても成立するという理論を提唱した。陰極線が波動的なふるまいを示すことは、結晶格子によって電子線を回折させるデイヴィソン=ガーマーの実験(1927年)によって実証された。
title: 光子
text: 古代から、光の本性については「光の波動説」と「光の粒子説」の2つが存在し、長い間にわたって対立していた。19世紀末ごろに電磁場に対するマックスウェルの理論がヘルツによって検証され、光の波動説は確立された。しかし、光の波動性は黒体放射のエネルギー分布を説明することができなかった。そのため、プランクは物質のエネルギー吸収・放出の性質としてエネルギー量子の概念を発表した。
title: 場の古典論
text: 単純な物理的な場として、いくつかのベクトル力の場がある。歴史的には、初期に重要視された場は、電場を記述するマイケル・ファラデー(Michael Faraday)により電気力線が記述されたことであった。その後、重力場も同様な記述がなされた。
title: デヴィッド・ボーム
text: ボームは早い時期に、物理学、特に量子力学や相対性理論において数々の顕著な業績を挙げていた。さらに、バークレーでの大学院生時代には、プラズマの理論を発達させ、ボーム拡散として知られる電子現象を発見した。彼の最初の著書Quantum Theory は1951年に刊行され、アインシュタインやその他の研究者に好意的に受け入れられた。しかし、ボームはその著書に記したようなオーソドックスな量子力学へのアプローチに満足できなくなり、彼ならではのアプローチであるボーム解釈を発展させた。その予想は、後に非決定的量子理論として完璧に受け入れられることとなる。彼の研究とEPRパラドックスは、ジョン・スチュワート・ベルによるベルの不等式の研究を促す主要因となった。
title: 一般相対性理論の概説
text: 本項では、アルベルト・アインシュタインにより1907年から1915年の間に発展された重力の理論である一般相対性理論の概論について説明する。
title: デイヴィソン＝ガーマーの実験
text: 1927年、ベル研究所でクリントン・デイヴィソンとレスター・ガーマーはターゲットの結晶ニッケルに対して動きの遅い電子を発射した。反射電子強度の角度依存性が測定され、X線に関してブラッグにより予測されたものと同じ回折パターンを有することが決定された。同じ時期にジョージ・パジェット・トムソンが独立に電子を発射し金属膜を通すことで回折パターンを生成し同じ効果を実証した。デイヴィソンとトムソンは1937年にノーベル物理学賞を共同受賞している。デイヴィソン=ガーマーの実験では物質が波のような振る舞いをするというド・ブロイの仮説を確認された。このことは、アーサー・コンプトン(1927年のノーベル物理学賞受賞者)により発見されたコンプトン効果とともに、量子論における基本段階である波動と粒子の二重性を確立した。
title: ハインリヒ・ヘルツ
text: ハインリヒ・ルドルフ・ヘルツ(Heinrich Rudolf Hertz, 1857年2月22日 - 1894年1月1日)は、ドイツの物理学者。マックスウェルの電磁気理論をさらに明確化し発展させた。1888年に電磁波の放射の存在を、それを生成・検出する機械の構築によって初めて実証した。
title: マイケル・ファラデー
text: ファラデーは優秀な実験主義者であり、明快かつ簡潔な言葉で考えを伝えた。しかし、数学の知識は乏しかった。そのため電磁誘導の法則を自分で定式化できず、ジェームズ・クラーク・マクスウェルらが定式化することになった。またファラデーの電気力線の使用についてマクスウェルは、ファラデーが高水準の数学者にも匹敵する思考の持ち主であり、将来の数学者はファラデーの業績から様々な貴重な方法を引き出すことができるだろうと述べている。
title: クリスチャン・シオニズム
text: 『アインシュタインの原論文』とは相対性理論を提唱するなど、それまでの古典物理学には無かった半古典的な理論を考え出し、量子力学を包括する現代物理学の基礎を築いたドイツの物理学者アルベルト・アインシュタインの著した原論文の事である。この記事では、その内PDFファイルの形式でWeb上での閲覧が可能なものを年代順に羅列している。
title: 電磁波
text: という電磁場に関する四つの法則を統合することによって、マクスウェルの方程式を完成させた。これは電磁気学の基本原理である。電磁波は振動する電磁場であるため、マクスウェルの方程式によって電磁波も記述することができる。
title: 光
text: ヤングの実験(1805年)により光の波動説として証明され、その後マクスウェルらにより光波は電磁波であることが示された。厳密にはマクスウェルの方程式で記述されるベクトル波であり偏光を持つが、波動光学では簡略化のためにスカラー波として扱うことが多い。
title: 光子
text: 1918年頃から現在コンプトン効果と呼ばれる現象に、古典的な理論で説明を与えることに取り組んでいたアーサー・コンプトンは、1922年に至って古典的理論ではこの現象は説明できないと結論し、光量子仮説とルイスらの理論を組み合わせるようにX線はエネルギー hν、運動量 hν/c をもつ粒子とみなした上で、「光の粒子と自由電子が弾性衝突する」というモデルでコンプトン効果を説明し、このときのアインシュタインの光量子仮説の正当性を立証する形で1923年春に最終的な報告を提出した。この影響を受けるような形で、1922年11月に、光電効果の法則の発見によって、変則的に一年遡って1921年分のノーベル物理学賞がアインシュタインに与えられることが決定した。
title: リチャード・P・ファインマン
text: 経路積分や、素粒子の反応を図示化したファインマン・ダイアグラムの発案でも知られる。1965年、量子電磁力学の発展に大きく寄与したことにより、ジュリアン・S・シュウィンガーや朝永振一郎とともにノーベル物理学賞を共同受賞した。
title: 町
text: コンプトン波長は、元々は1922年にコンプトンが発見したコンプトン効果に登場する量である。X線を物質に照射したとき、散乱X線の波長が入射X線より長くなる。この波長の変化が元の波長や物質の種類には依存せず、散乱角にのみ依存する。散乱角が90度の時の波長の変化が元々のコンプトン波長である。波長の変化が最大となるのは散乱角が180度のときである。このコンプトン波長は電子と光子の非弾性散乱として解釈され、電子の質量を長さとして表したものである。このような歴史的経緯から単にコンプトン波長と言ったときは通常は電子のコンプトン波長を指すが、その他の粒子についても考えることができる。
title: 光
text: ニュートンによって、光は粒子だとする説が唱えられた(粒子説)。アインシュタインは光子の概念を提唱し、これは現在まで用いられている。
title: 場の量子論
text: ジェームズ・クラーク・マクスウェルの古典電磁気学では、粒子(荷電粒子)が場(電磁場)を生み、場が粒子に力を与える。これは、場の理論の最初の定式化である。
title: マックス・プランク
text: プランクが導いた結果は、後にアインシュタイン、ニールス・ボーアなどによって確立された量子力学の基礎となるものであった。この業績からプランクは“量子論の父”として知られており、ノーベル物理学賞(1918年)の受賞対象となった。プランクのノーベル賞受賞にあたっては、ローレンツ、アインシュタイン、ボルン、ヴィーン、ゾンマーフェルトなど多数の物理学者からの推薦があり、ラウエは、量子物理学でノーベル賞が与えられるならばまずはプランクにこそ与えられなければならないと述べた。
title: 通信技術の歴史
text: 1886年から1888年の間に発表されたハインリヒ・ルドルフ・ヘルツの実験は、マクスウェル理論の予言する電磁波の存在を実験的に確認し、空気を伝送媒体とする電磁波の応用への道を開いた。1890年から1892年にかけて、ジョン・ペリーやフレデリック・トマス・トルートン(英語版)、ウィリアム・クルックスといった物理学者が、電磁波を応用した船舶航行補助や遠隔通信手段を相次いで提案し、クルックスは1892年にヘルツが明らかにした電磁波の性質を使って無線通信を実現する可能性について本に著した。
title: ルイ・ド・ブロイ
text: ド・ブロイは博士論文において、後にド・ブロイ波(物質波)と呼ばれることになる仮説を提起している。これはウィリアム・ローワン・ハミルトン以来の、光学と数学間のアナロジーを継ぐものであった。すでにアルベルト・アインシュタインは1905年の論文において、光電効果について電磁波を粒子として解釈することで説明していた。また博士論文提出前年の1923年にはアーサー・コンプトンが電子によるX線の散乱においてコンプトン効果を発見し、光量子説は有力な証拠を得た。ド・ブロイはこれらに影響を受け、逆に粒子もまた波動のように振舞えるのではないかと自身の博士論文で提案したのである。
title: 物理学の歴史
text: 同じ頃、革新的に新しい物理学の理論が生まれ始めていた。1905年、当時ベルンの特許局職員であったアルベルト・アインシュタインは、光速はあらゆる慣性系で一定であり、電磁気学の法則は慣性系とは独立に通用するとし、時間や長さの観測は、測定される物体に対する観測者の運動に依存して変化すると主張した(これは特殊相対性理論と呼ばれる)。また、質量とエネルギーは、E=mc2という方程式に従って相互変換可能な量であることも示した。同じ年の論文で、アインシュタインは電磁放射は、黒体放射を正確に記述するために1900年にマックス・プランクが仮定した定数に従って、離散量(量子)で伝達されることを主張した。デンマークの物理学者ニールス・ボーアは、1913年にこの同じ定数をラザフォードの原子模型の安定性と水素原子から放出される光の周波数を説明するために用いた。