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なぜ物質の化学的性質は物理的に予言できないのか?

1 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/23 11:56 ID:EAB8J5Kb
素で疑問です。

2 :々々々:01/11/23 12:35 ID:???
理論計算が不可能なほど難しいからです。

クーロン相互作用する系において、厳密に解を求められるのは二体系(水素)までで、
三体系(ヘリウム)以上はコンピュータを使った数値計算になります。この数値計算も
得意不得意があり、例えば分子や原子が真空中に一個あるような状態を計算して、
そのエネルギー準位等を求めるのは比較的簡単です。でも、多体系のダイナミックス
(例えば二個の異種原子がぶつかったらどうなるか=化学的性質にかかわるもの)は
一番難しい部類の問題で、未だに実験値とよくあう量子力学的計算はできていません。
ましてや、二個以上の複雑な内部構造をもった分子と分子が高密度の媒質中で衝突
したらどうなるか?なんてのが解けるのは、遠い将来であるような気がします。
様々なシミュレーションがあるにはあるのですが、それらは全て有効理論で実験
データにあうように物理学者が様々なパラメータをいじっていますので、予言力は
ほとんどありません。大変な努力が払われている「少数多体系の反応学」で、
物理学のとても重要なテーマのひとつなのですが。

3 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/23 13:02 ID:???
>>2
詳しい解説ありがとうございます。

しかし、う〜ん、分かったような分からんような・・・要するに未知ってことですよね?
新しい数学が必要とかですかね?・・・う〜ん、

4 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/23 13:48 ID:OIeEpWF6
物質の科学的性質を解明しきれてないから。

5 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/23 13:51 ID:8252WVpM
ChemDrawのlogP計算ってどの程度?

6 :々々々:01/11/23 14:09 ID:???
>>3
別の答え方をしてみます。物理は基本的に粒子一個か二個を取り扱うのが得意です。
最も複雑な素粒子物理でも、雑に言えば一つの粒子の性質か、あるいは二つの粒子の
間に働く力を調べているだけです。半導体や超伝導現象を取り扱う統計力学では、
二つの粒子の間に働く力をもとに、無限個の同じ粒子が規則正しく並んだ物質の振る
舞いを調べています。

 しかし、例えば炭素原子は電子を6個もっており、酸素分子は電子を16個もって
いますが、これらが衝突して二酸化炭素になるとき、32個の電子と3個の原子核は非常に
複雑に入り乱れる振る舞いをします。それらを古典的な粒子と考えて、お互いがぶつかる
際に38個の粒子が描く軌道を時間を区切って追いかける方法(モンテカルロ法といいます)は
あるにはあるのですが、世界最高速のコンピュータを使っても気が遠くなるほどの時間が
かかります(32個の粒子は32個の粒子とそれぞれ相互作用して、とりうる状態は無限にある
わけです)。しかも例え力技で計算できても、所詮、量子力学的な性質を無視したおもちゃ
計算なので、C+O2->CO2反応がもっている全ての性質を忠実に再現することはできません。もっと
複雑な分子(この板に紹介されていたDNAとか)になると、気の遠くなるような電子の数で、しかも
(同じ原子が整然と並んでいる)金属や半導体の場合と違って、それぞれの電子が全く異なる
振る舞いをしているので、取り扱いに途方にくれるわけです。

7 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/23 21:15 ID:???
を、過激ですね。
内殻電子って数百℃程度の速度で衝突する場合も重要なんですか?

8 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/23 21:54 ID:sfSwnvEB
age

9 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/11/23 23:05 ID:???
>>6
つまり、理論は出来てるが、計算量の問題でこれ以上先には進めない状態。と言うことでしょうか?
あー、なんとなく納得できた気がします。(38個のツブツブが量子的に乱れ飛ぶ様をイメージするとそれとなく無理っぽさが伝わってくるような・・・

素人にも分かる解説サンクス!

10 :                  :01/12/09 00:54 ID:UhlKZc0p
なぜ、生物の行動は、物理学で説明できないのか?
しょせん生物といえども、素粒子の集まったものであり、
その状態の変化は量子力学の方程式に従うはずである。
よって、脳の動作も、蛹が蝶になるのもすべて説明できる
はずである。

11 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/09 00:58 ID:???
三体問題すら厳密に解けないんだから
生物なんて複雑な多体問題はとけんね。
数値計算にしたって莫大な計算量だよ。

12 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/09 01:05 ID:???
ホテーイ式?

13 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/09 01:07 ID:UKBJ+1jB
ラプラスの悪魔ならできるか

14 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/09 01:27 ID:???
ぶっちゃけた話、
一見カナーリシンプルで完璧に予言できそうに見える惑星の運動だって
ある程度までしか予言できないわけよ。
多体問題には摂動ってのがあって。ややこしいわけよ。
小惑星なんてったらもう、あなた。

大体、生物行動なんて、
先に脳生理学とかに文句言うべきだろ。

15 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/09 02:54 ID:???
つーか摂動計算ができるだけでむしろラッキーだよね

16 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/09 04:33 ID:???
てか、そろそろだれか三体問題解けよ。

17 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/09 04:44 ID:???
>>16
解析的に解け、という意味なら無理であることが証明されてる。
数値的になら、いくらでも解かれてる。

18 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/10 18:36 ID:???
>>17
透視能力で解いてよ

19 :ご冗談でしょう?名無しさん:01/12/11 01:15 ID:???
目で見るんじゃない!
心で見るんだ!

20 :                       :01/12/28 09:27 ID:vr6oKv5Q
重力三体問題にもカオス構造があるのではないか?

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