量子力学とは
「それでは第２章を始めます」
第２章の輪講は、適当なところまで越野さんが担当することになった。
「ふつつか者ですが、よろしくお願いいたします」
お辞儀した瞬間、越野さんの豊満な胸の谷間が垣間見えた。少なくともＥカップはあるだろうか。女子高生のバストとはとても思えないな。さすがは我が校始まって以来のスーパーアイドルだけのことはある。俺の脳は、さきほど両目に焼き付けた映像をしきりに吟味していた。
「第２章からは、いよいよ『場の量子論』について学ぶみたいです」
開始早々、一宮が手を上げた。
「いきなり質問で悪いんだけど」
「なんでしょうか、一宮さん」
「場の量子論って、量子力学とどう違うのよ？」
えらく初歩的な質問だな。輪講の場で、ここまで初歩的な質問をするのは、世界広しといえど、一宮くらいじゃないか？
これが大学や大学院の研究室のゼミなら、おそらく初歩的な事項を分かっていることを前提に、先へ先へと進んでいくのにちがいない。輪講の開始早々、学生がこんな初歩的な質問をすれば、周囲から笑われ、院生や助教から説教されて終わるのがオチだろう。
越野さんは少し考え込んだ。
「そうですね。一言で言えば、量子力学は、分子、原子、素粒子など微視的なミクロの世界の対象を扱う力学です」
「それじゃ、どうしてミクロの対象を扱う力学に『量子』って言葉が付くのよ？」
「量子力学（quantum mechanics）の『quantm』は、もともと英語で『量、分量』という意味があります。また、量子の『子』という言葉は、原子、分子など『小さなもの、微小な単位』につける言葉です。それゆえ、『量子』とは、『小さな量、微小な量の単位』という意味があります」
量子：小さな量、微小な量の単位
「量って、何の量よ？」
「ここでの『量』は、物質の量ではなくて、『エネルギー量』のことです。物質の量に、原子や分子のような単位があるように、エネルギー量にも単位があることがプランクによって発見されたことが、量子力学誕生の発端となりました。このような微小なエネルギー量の単位を『エネルギー量子』と呼び、この『量子』という言葉が量子力学の名称の由来となりました」
エネルギー量子（energy quantum）：微小な光のエネルギー量の単位
「巨視的（マクロ）な対象では、エネルギーは連続的に変化するように思われますが、実際には、エネルギーは、エネルギー量子を単位として不連続（とびとび）な値をとることが知られています」
「光のエネルギーに単位？」
一宮はいかにも腑に落ちない様子だ。
「例えば、テレビゲームなんかで、エネルギー弾をとばして敵を攻撃するゲームがありますよね。このエネルギー弾は、ぱっと見、なめらかに見えますが、ミクロの領域まで拡大してみると、ちょうど下の図のように、画素（ピクセル）を最小単位としていて、画素よりも小さな単位に分割できないことがわかります」
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「光のエネルギーにおいて、この画素に相当する単位が、エネルギー量子なのです。プランクは黒い物体を熱したときに放射される光を研究し、光のエネルギーの分布を実験結果と合うように説明するには、光のエネルギーが
を単位として不連続（とびとび）な値をとらなければならないことを発見したのです。ここで、
はプランク定数と呼ばれ、量子力学では、あらゆる方程式にこのプランク定数が現れます」
エネルギー量子（エネルギーの単位）：
h：プランク定数（）
：光の振動数（Hz）
「でも、エネルギーに単位があるなんて、いまいち実感できないわね？」
「ゲーム画面の画素は、いくら小さいといっても、虫眼鏡を使えば確認することができますよね。でも、プランク定数の値は、
という、小数点の後に0が33個も並ぶような、とても小さな値のため、私達が暮らす日常生活のスケールでは、光のエネルギーの単位を実感することができないのです」
「量子力学は、このプランク定数の影響が顕著にあらわれるような微視的（ミクロ）なスケールの現象を扱う力学ということもできます」
「このようなミクロの世界では、エネルギー量が不連続（とびとび）になるほか、粒子の位置と運動量を同時に正確に測定することができない（不確定性原理）とか、１個の粒子が波のように振る舞うなど、私達が住む巨視的（マクロ）な世界とは全く異なる振る舞いをすることが知られています。量子力学では、このような微視的（ミクロ）なスケールの振る舞いを研究する学問なのです」
