位置決め(物理)

何かを見つけるという行為、つまり何かの場所を見つけたり定義したりすることは、現代科学の基本的な考え方である。物理学では、「位置を特定する」とか「場所を特定する」ということを言うためには、何かを特定するという仕事がどのように行われているのかを、わかりやすく説明しなければなりません。

私たちの大きさについては、一般的に誰もが知っている2つの開始点を使用し、その点から場所を与えたいものまで測ります。例えば、プリマス・ロックとブラニー・ストーンから始めることができます。そして、"スミス船長の船はプリマス・ロックからブラニー・ストーンに向かって 1400マイルです"と言う事が出来ますあるいは、別のケースでは、「キャプテン・ジョーンズの船は、プリマス・ロックからブラニー・ストーンまでの線を引き、プリマス・ロックからこの線に沿って700マイルの地点を見つけ、プリマス・ロックからこの地点に到達した時に90度左折し、さらに90マイル走行することで見つけることができる」と言うこともできます。

コンパスの方向を知る良い方法があればこう言える "あそこの大きな白い岩を北に３マイル行って" "そこから東に２マイル行ってそこに金塊を置く"

何かの場所を見つけることは、通常、どこかで見たり、どこかで聞いたり、どこかで感じたりすることによって行われます。写真を見たり、レーダーを使って見つけたり、ソナーを使ってピンポンしたりすることで、何かがどこにあるのかがわかることもあります。

電子や光子などの位置を特定するのは もっと難しいのです一度に一個の光子だけを作る光源を作ることができるかもしれません。写真フィルムに光源を当てて、光源に1個の光子を作らせて、写真フィルムを現像すればいいのです。もし、1個の光子だけで暗くなるような高感度の写真フィルムを持っていたら、光子の行き着くところに銀の小さな斑点があるはずです。銀原子は光子よりもはるかに大きいので、どこに行ったかは曖昧ですが、銀原子が形成したターゲットのどこかに行ったのではないかということは、誰もが納得するでしょう。しかし、私たちに言えることは、光子が存在を終えたのは、その地点にいたに違いないということです。フォトンは電子に吸収されると、そのエネルギーを電子に与えて消滅します。つまり、光子はある特定の場所に一時的にいたときには、すぐにすべての運動を失っていたということになります。

光子の位置を特定するもう一つの方法は、小さな場所を通過させることです。光源が光子を出すタイミングを知り、光の速度を知ることで、フィルムへの道の中心に置いた板の穴を通過するタイミングを知ることができます。そして、徐々に近づいていくことで、その飛翔の途中にある場所を正確に知ることができるようになります。しかし、そこから先の道はどんどんワイルドになっていきます。それは、光子がこのような穴を通るときに回折が起こるからです。

質問と回答

Q:現代科学の基本的な考え方は何でしょうか?

Q:私たちのサイズのものは、普段どのように探しているのでしょうか?

Q:船の位置を調べるにはどうしたらよいのでしょうか?

Q:電子や光子のような小さな物体の位置はどのように決まるのですか?

Q:光子が電子に吸収されるとどうなるのでしょうか?

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