14. 「光とは何か」への十一段階の答え
異なる問いには異なる光の記述が役立ちます。それぞれの有効範囲を通じて、互いにつながります。
- 照明と知覚： 光源、物質、目の応答による見る働き。
- 光線： 大きな幾何尺度での結像と屈折。
- 波： 干渉と回折。
- 電磁場： マクスウェルの横波。
- 機械的エーテルを必要としない光： ローレンツ不変な真空光速。
- エネルギー量子： 一つのモードでの交換 E=hν。
- 運動量： p=E/c、放射圧、コンプトン散乱。
- ゲージ量子： 電磁場の無質量励起。
- QED： 荷電場と光の量子場理論。
- 古典極限： 適切なコヒーレント状態による古典的な場。
- 因果構造： 局所真空での光の零経路。
模型を選ぶ： レンズの像なら光線、二重スリットなら振幅、個々の検出なら量子論から考えます。どの記述も光子の慣性静止系や普遍的な最小エネルギーを作りません。