「量子」と「量子化されている」について

質問

古いタイプの有機化学者の質問ですが宜しくお願いいたします。
軌道を説明するとき、s軌道、p軌道、、とエネルギーが不連続に上がっていきます。その時に「量子化されている」との説明がされています。
専門家の皆さんに、「量子」と「量子化されている」について、分かり易く（数式抜きで）ご教示頂きたく宜しくお願いいたします。

回答No.2

atomicmolecule · ベストアンサー

その場に応じたニューアンスの違いはあるかも知れませんが、私のイメージだと

量子：電子を量子力学的に扱った場合にでてくる離散的なエネルギー（大体ｈの定数倍の値）を持つ状態を量子と表現する。但しその離散的なエネルギーというのはあまりにも小さいので大雑把な近似では連続的にみえます。そのような場合には古典的な粒子と見えることになります。我々の古典的な見え方はその意味で大雑把な近似として正しい。

その意味で量子～離散的という言い方もできます。但し離散的なのはエネルギーです。また量子化というのは歴史的な理由で、我々が古典的な力学しか知らなかったために、古典的概念をミクロな世界で正しい量子力学へ移行する数学的な方法です。もともと正しい量子力学を基本に考えれば、「量子化（≒量子力学化）する」というのは我々人間が知識不足のために誤解していた自然のあり方を、正しい量子力学へと変更するという意味です。

よって量子化（量子力学的に正しい力学へ移行）すれば、正しい量子的（離散的なエネルギーを持った電子状態＝ｈ、２ｈ、３ｈ、４ｈ、....）な振る舞いが導かれます。量子化の結果離散的なエネルギーが出てきたのであって、離散的なエネルギーを考えたら量子力学がでてくるわけではありません。離散的なのはあくまで結果です。（陳腐な例ですが次は一般には成立しません：お金持ちになったから幸福になる⇔幸福になったらお金持ちになる）

oldappleさんの例だとs,p,dとか言う電子軌道はエネルギーが異なりますよね。その値を私は覚えていませんが、例えばEs < Ep < Ed となっているはずですが、それらの中間にもエネルギーE(?)がありそうなもんです、つまり

Es< E（?) <Ep

となるエネルギー。これは古典的な考えではp軌道とs軌道の中間にある軌道がありそうだからなんですが、これは量子力学ではないことがわかっています。つまり軌道は空間に連続的に存在しているわけではない。
その意味でこの場合エネルギーも離散的で軌道も離散的なものになっています。

量子可＝単体　というのは意味が良く分りません。

お礼

ご教示有り難うございました。
とても勉強になりました。
ただ、「離散的」とい言葉の意味が、一般には「離散家族」とかにしか見られない言葉ですので、理解するのが大変でした。

最後のところは、
量子化とは、ひとつの単位になると考えると良いのですか、という意味です。

回答No.1

rangeru

専門家ではありませんが、

量子：電子や光子など波と粒子の性質を両方考えるもの
量子化：離散的に考える

だと思っています。古典力学ではエネルギーや時間などは連続量と考えますが、これを離散的に考えることを量子化と呼んでいます。

補足

早速のご教示有り難うございます。
「量子化」「離散的」という日本語から読み取れる意味がますます分からなくなりました(-_-;)。
量子化：単位
離散的：不連続
と理解すれば良いのでしょうか。