■シュレーディンガーの波動力学の起源について——Mehra and Rechenberg 1987
J. Mehra and H. Rechenberg, The Historical Development of Quantum Theory, Vol. 5 (New York: Springer, 1987), Ch. III, Introduction.
量子論の歴史を包括的に記述したMehraとRechenbergの大著 The Historical Development of Quantum Theory の第5巻は,シュレーディンガーの波動力学に関するものである.この記事では,シュレーディンガーの波動力学の起源について論じた章の冒頭部をまとめる.
1925年後半から1926年初頭にかけての波動力学前夜の事情は,書簡やノートなどの利用可能な証拠が少ないこと,また証言のあいだに一見したところ食い違いがあるように見えることから,不明点が数多い.たとえばディラックの回想によれば,シュレーディンガーは最初水素の相対論的な波動方程式を書こうとして失敗し,数ヶ月後になってはじめて非相対論的な波動方程式に向かったことになっているが,1925年から26年冬よりも前の公刊物の中には,原子中の電子波を相対論的に扱おうとしていた痕跡はない.また,1925年11月上旬よりも前には,シュレーディンガーはド・ブローイの物質波を詳しく検討していなかったようだが,すると翌年1月に非相対論的波動力学の論文を提出するまでに2ヶ月半しかなかったことになる.これはディラックの証言と矛盾する.
アインシュタインへの書簡(1925年11月3日付)でシュレーディンガーが語っているところでは,ド・ブローイの物質波に興味を持つようになったのは,それが理想気体の量子論と関連を持つからだ.事実,彼は同年12月15日に「アインシュタインの気体論について」という論文を提出して,ド・ブローイのアイディアを使って理想気体のエネルギー状態を考えている.量子統計への関心は「単原子分子理想気体モデルのエネルギー状態について」(1926年1月7日発表)にも明らかだ.しかしこのことは(数ヶ月というのは嘘にしても)しばらくの間波動方程式のことを置いておいたということを説明するかもしれない.11月に何らかの相対論的波動方程式を考えたが経験と合わないためにしばらく留保し,量子統計に取り組み,その後12月半ば以降に水素原子の問題に戻った,という順番だ.
波動力学の起源に関して問うべき問題は,第一論文(1926年1月27日;Annalen der Physik の3月13日号掲載)と第二論文(1926年2月23日;同誌4月6日号掲載)のあいだの時間的な順序と論理的な順序の問題と,どの程度それがド・ブローイの物質波の概念の論理的な適用であったのかどうか,ということだ.この章では,波動力学の形成を3段階に分けて論じる.まず,1925年後半に,シュレーディンガーは同種粒子の量子統計(アインシュタインの統計)についてより満足のいく理論を得るべく努力し,プランクおよびアインシュタインと活発に意見を交換した.次に,アインシュタインを通じてド・ブローイの物質波を知り,それを以前の振動系に関する考察と結びつけるとともに,原子構造論を新しい基礎のもとに論じる着想を得た.最後に,ハミルトンの方法(シュレーディンガーは1910年代後半に別の文脈でこれを検討している)に習熟してそれを原子系へと適用した.