trying to figure out how things glow,

部質がなんって輝くを理解しようとした

like molten glass or hot lava.

溶けたガラスや熱い溶岩のようなものです。

It seems like a simple question and was

それはシンプルな問題にみえるですが

being pondered by such physicists

20世紀にレイリー男爵（Lord Rayleigh）は

as Lord Rayleigh at the turn of the 20th century.

深い考えをしました

I give you a wooden skewer that, when touched to a flame,

この木棒を炎に触れたときは

glows orange-red.

橙赤色の光を輝く

Rayleigh knew that the color of this glow

レイリーは、このグローの色は物質の温度に

depends on temperature, like the sun that

依存していることを知っていました

has a surface temperature of 5,500 degrees Celsius radiates

太陽のように、表面温度が摂氏5,500度

a bunch of different colors that together look white to us.

異なる色の光をませて白く見えます

Or me-- at 37 degrees Celsius, I have this invisible halo

または私、37℃で目に見えない

of infrared light.

赤外光を放射ています

Fun fact.

豆知識

Infrared light is invisible to humans,

人には赤外光を見えません

but snakes can actually sense it from up to a meter away

しかしヘビは１キロメートル以外獲物から散失した赤外光を

to detect prey.

18 00:00:48,110 --> 00:00:49,740 感知することができます

Rayleigh wanted to understand where the light came from

レイリーは光をどこから来たのか理解したいと思っていました

and come up with a rule that would

そして、それが放出する各色の量を予測する

predict how much of each color it would emit.

ルールを思いつきました

This is its spectrum.

これはスペクトルです

Another fun fact.

もう一つの豆知識

Lord Rayleigh was the guy who figured out, mathematically,

レイリー卿は最初に空が青い理由を

why the sky is blue.

数学的に解釈した人でした

So Rayleigh thought of the simplest possible object,

だから、レイリーはすべての光を吸収する

something that absorbs all light.

最もシンプル物体を仮定しました

Objects absorb, emit, and reflect light.

物体は光を吸収し、放射し、反射する。

Rayleigh's object would only absorb and emit, but not

レイリーの物体は吸収と放射するだけ

reflect.

反射しません

So all you would see when you look at it

そしで見るい色は物体自身色と

is its glow or its radiation.

放射された光のに

Physicists call this a blackbody.

物理学者はこれを黒体と呼ぶ

Technically, a blackbody isn't black, it's glowing.

黒体は黒ではない、光を輝いている

But whatever, physicists.

しかし・・

A true blackbody doesn't exist in real life

本当の黒体は、実際の生活の中で存在しない

because nothing absorbs all light

すべての光を吸収すろ物はいない

and radiates perfectly, although stars like the sun

でも太陽のような星は

come pretty close.

それと近い

Kind of funny, right, that the brightest thing

皮肉ですが

we know in our solar system is the closest thing

私達知っている太陽系に最も明るいものは

we know to a blackbody.

黒体と一番近いものです

Physicists.

00:01:43,510 --> 00:01:45,980 とにかく、あの時物理学者はまだ

Anyway, at that time, physicists didn't really

原子や分子という概念まだ理解していません

understand atoms and molecules.

彼らはすべて物体は振動して粒子から作られ

They thought everything was made of particles

と考えしました

that vibrate like springs.

レイリーと彼同僚ジェームズ・ジーンズは

Rayleigh and his colleague, James Jeans,

振動して粒子作られた黒体を想像しました

imagined a blackbody made of these vibrating particles

振動によって

where the vibration was continuously

エネルギーは光という形に放射され

converted to light.

そのモデルから、彼らは黒体が放射する光の色は

From that model, they came up with a rule

温度と関連する

to predict what colors a blackbody would radiate

を予測した

at certain temperatures.

しかし、残念ながら

But the unfortunate happened.

彼らのモデルは

Their reasoning implied that a blackbody

ものが無限量の紫外線を放出しいるとしめした

should emit infinite amounts of ultraviolet light.

彼らは、ニュートン物理学通常の規則を適用しようとした

They tried to apply their usual rules of Newtonian physics

結果が合わなかった

and came up with nonsense.

私たちは今、これを「紫外線の大惨事」と呼び

We now call this the ultraviolet catastrophe.

おお〜ニュート

Oh, eye of a Newton.

彼ら考えたのは間違いている

Something was very wrong with their work.

黒体は無限量の放射線放出することはできません

A blackbody can't emit infinite amounts of radiation

それはエネルギー守恒法則違反する

because that would violate laws of conservation of energy.

そして日常の経験から

And just from, like, experience, when you put toast

トースターにトーストを入れるとすぐに

in your toaster, it doesn't promptly

焼きできるわけない

burn your toast to smithereens.

観察結果と理論矛盾するとき

When observation contradicts theory like this,

多くの場合はこの理論がなにを欠けている

it often means there's something missing in the theory.

レイリーとジーンズは物理学の理論に

Rayleigh and Jeans had found a glaring error

大きな誤りを発見した。

in physics theory.

ばん〜ばん〜ばん〜

Bum, bum, bum!

レイリーとジーンズはこの発見を公開しました同年

The same year that Rayleigh and Jeans published their work,

ドイツの物理学者マックス・プランクも

a German physicist, named Max Planck,

放射線研究をしていました

was studying radiation for a different .

彼は熱が常に熱い物体から低温物体に

Reason he wanted to understand why heat always

流れる理由を理解したかった

flows from a hot object to a cold object.

そしてその問題を解決するとき

And in his quest to solve that problem,

意外とレイリーの誤りを修正した

he unintentionally fixed their error.

彼は黒体離散した光の量は

He assumed that a blackbody could only emit light

特定していると仮定した

in discrete quantities.

周波数と同じくらい

Its energy comes in chunks, equal to the frequency

毎回のエネルギーは光の周波数掛けこの数値

of the light multiplied by this-- a number we now

つまりプランク定数

know as Planck's Constant.

これは奇妙です

This is weird.

蛇口のように一度に

It would be like if your faucet could only

１杯の水しか出せない

pour full glasses of water at a time.

しかし、プランクはこの仮設受け入れった

But when Planck assumed light was quantized,

観察結果と理論一致した

theory matched with observation.

彼は「紫外線の大惨事」解決しました

He solved the ultraviolet catastrophe.

しかし、マックス・プランクは

But here's the crazy part.

気付きませんでした

Max Planck didn't immediately realize how big of a deal

これはどれほと驚き発見でした

this was.

誰もなかったです

Nobody did.

いつものように

He was just doing the thing that we all

彼は数学の宿題をした

do with our math homework, when your answer doesn't match

答え間違った、訂正しただけ

the answer in the back of the book

その答えはたまたま正解たっだ

so you just switch a plus for a minus

しかし、かれは本当の意味わかりませんでした

but you're not really sure why.

プランクはかれの公式を現実の世界で

Planck didn't understand what his work

何を意味するのか理解できませんでした

meant in the real world.

数年後、アインシュタインが

It wasn't until a couple years later that Einstein realized

このエネルギーのパケットが、光が単なる波ではないことを意味する

that these packets of energy meant that light wasn't just

ことに気付きました

a wave.

光も粒子で作られています

It's made of particles that we now call photons.

それで物理学者考え始めました

So then physicists started thinking

光子を放出する原子とうなるでしょうか

about what this meant for atoms that emit those photons,

そして量子論力学と言う新領域たどり着きました

and The Theory of Quantum Mechanics began to unfold.

原子のなか電子は光子という形てエネルギーを放出します

Atoms emit photons when their electrons lose energy,

放出したこの電子が光量子と読んです

and so their electrons must lose energy in chunks-- in quanta.

それが量子力学

Quantum mechanics.

マックス・プランクは

The consequences of Max Planck's discovery

光量子発見した

that light comes in quanta, in packets,

量子力学の始祖です

snowballed into what we now know as quantum mechanics.

量子力学は奇妙です

Quantum mechanics is bizarre.

微視的世界と私達知っていた世界

The microscopic world just misbehaves.

と全然違いう

Like, we're talking many billions of times smaller

わずか人間髪毛の十億分の一の世界

than the width of a human hair.

例えば、電子はいろ場所であることができます

For example, an electron can be in multiple places

同時に

at the same time.

確した位置を持っていません

In fact, an electron has no precise location.

しかし、奇妙なことは電子を測定すろと

But the weird thing is, when you measure the electron,

かれは特定の場所でいます

you find it in a specific place.

まろで測定しないと場所を持っていないようです

It's like it has no location until you measure it.

この人気原子画像は現実と違います

This popular image of an atom is wrong.

ほとんどの時間

Instead, most of the time it looks

陽子の周りは雲のような電子雲がある

like a cloud of probability around the proton.

これがほんとに電子モデルです

This cloud of probability is the electron.

それについて考えて

Think about it.

あなたの体を構成したのは

The particles that make up your body

粒子じゃない

aren't a stack of solid objects.

たくさんの電子雲によって合わせてしたの

They're a collection of probability clouds.

量子力学であまりも理不尽です

Quantum mechanics is unsatisfyingly unintuitive.

しかし、いつも正しい結果を証明されています

But time and again, it has proven to be real,

例えばコンピュータに適用されます チップ、レーザー、LEDなと応用され

applied in computer chips, lasers, even LEDs.

電子雲は

An electron probability cloud is only

量子奇妙なクッキーのニブルにすぎません

a nibble of the cookie that is quantum weirdness.

そして、100年以上研究を過ぎた

And after more than 100 years of study on the topic,

まだ分からないことがたくさんある

there's still more to learn, which

だからいま大型ハドロンコライダーによで粒子を加速する

is why we're doing things like colliding particles

ぶつかせて

at the Large Hadron Collider.

ほんの少しの例として

Just as a small example.

私はこの話が大好き

I love this story because it shows how important it

間違っていることもすごく重要を示しているからです

is to be wrong.

科学は固定されて事実と数字じゃない

Science isn't fixed facts and figures.

常に改良と進化されています

It's constantly being modified and improved.

レイリーさんの間違いなかったら

Without Rayleigh uncovering this huge theoretical error that

物理学者は紫外線大惨事が

was the ultraviolet catastrophe, physicists

示すただし世界を見つきませでしょう

may have never come up with the rules

この小さな新しい宇宙

to describe a brand new tiny, tiny universe.

鑑賞ありがとうございました

Thank you so much for watching, and happy physicsing.

[MUSICのPLAYING]

[MUSIC PLAYING]