は‐どう【波動】
波動
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波動（はどう、英: wave）または波（なみ）は、エネルギーが伝わる現象・幾何学的に同じようなパターン（波形）が空間を伝播する現象のことである。
波動の例として、水面の振動によって生じる水面波や、電波や可視光線のような電磁波、空気中や物質中を伝わる音波などがある。また透過電子顕微鏡などは結晶を透過する電子線が回折像を生じるという性質を利用している。
音波などの波動を伝える物質を波動の媒質と呼ぶ。媒質の存在は必ずしも必要でなく、例えば電磁波は電磁場そのものの振動であり、一般相対性理論における重力波は質量を持つ物体の振動により生じる時空の歪みである。
波動は進行方向と振動方向によって縦波と横波に分類される。進行方向と平行に振動する波を縦波、進行方向に垂直に振動する波を横波と呼ぶ。
横波の振動方向が（進行方向と平行な平面上で）規則的に変化する状態を偏極といい、特に光に対しては偏光という。横波の振動は進行方向に対して複数の向きを持ち得るが、縦波は進行方向と平行な向きにしか振動せず偏極を持たない。
波動に特徴的な現象として、干渉と回折が挙げられる。干渉は複数の波動が重なり互いを打ち消し合ったり強め合ったりする現象であり、回折は障害物や開口を通った波動が幾何光学的に到達できない領域に伝播する現象である。 数学的には、干渉および回折は波動方程式の解の性質として得られる。また物理学において、波動の干渉は重ね合わせの原理によって、波動の回折はホイヘンス＝フレネルの原理によって説明される。
性質
波動方程式で表せるような波動を線形波動という。線形波動について重ね合わせの原理が成り立つ。
重ね合わせの原理によって説明される現象に、干渉がある。位相の揃った波の重ね合わせは互いを強め合うが、位相が半分程度ずれた波の重ね合わせは互いを打ち消し合う。
波動が障害物の近くを通ると、障害物の周りに波面が回り込んで伝わることがある。この現象を回折という。回折現象はホイヘンス＝フレネルの原理により説明される。ホイヘンス＝フレネルの原理によれば、前進波の波面から二次的な球面波（素元波）が生じ、それらが重ね合わさることで回折を引き起こすと考えられる。
周期性を持つ波動、特に、正弦波では、振動数、周期、振幅、波数、波長などの物理量が定義される。
同じ時刻に場の量が同じ値をとる点の集まりによってできる面を波面という。波面が球面のものを球面波という。波面が平面のものを平面波という。
歴史
最も初期に知られた波動現象は水面を伝わる振動としての波であると考えられる。
光の波動性
波動性を持つものとしてよく知られているものに光がある。しかしかつては光が波であるか粒子であるか議論があった。 光の粒子説の初期の支持者にアイザック・ニュートンがいる。ニュートンは粒子説に基づいて光の直進性や屈折を説明した。ニュートンの光学研究の成果は1704年の著作『光学』に収められている。 光の波動説の初期の支持者にルネ・デカルト、ロバート・フック、クリスティアーン・ホイヘンスらがいる。特にホイヘンスは1678年に「ホイヘンスの原理」として知られる原理を提案した。ホイヘンスの光学に関する仕事は1690年の著作 “Traité de la Lumière” に収められている。波動説によっても光の屈折は説明されたが、媒質中の光速の扱いは粒子説と波動説で異なり、粒子説では光速が屈折率に比例し、波動説では屈折率に反比例すると考えられた。ホイヘンスやニュートンの時代には媒質中の光速を測定することができなかったが、1850年にレオン・フーコーが行った実験により水中の光速が空気中より遅くなるという波動説を支持する結果が示された。
光学現象に関して、1665年にフランチェスコ・マリア・グリマルディによって光の回折現象が報告された。 1805年頃にトーマス・ヤングによる干渉実験（ヤングの実験）が行われた。
光が波であるという主張には、光が縦波であるというものと横波であるというものがある。デカルトやフックは縦波であると主張したが、ラスムス・バルトリンが1669年に発見した（偏光によって生じる）複屈折を説明できなかった。光が横波であるということと、複屈折が偏光によって説明できることはオーギュスタン・ジャン・フレネルによって示された。フレネルはまたホイヘンスの原理を改良し、後進波の問題を解決した。
人間が目にする光が電磁波の一種であることは1864年に提案されたジェームズ・クラーク・マクスウェルの電磁気学の理論から予想された。マクスウェル方程式から電磁場の波動方程式が得られ、その位相速度は当時知られている真空中の光速の値に近いことが示された。 1887年頃からハインリヒ・ヘルツは電磁波の性質を調べ、干渉・回折・偏光などが起こることを確かめ、マクスウェルの理論が正しいことを裏付けた。 マクスウェルの理論において、電磁波は波数ベクトルに直交する電磁場の振動として与えられる。これは電磁波（したがって光）が横波であることの理論的裏付けといえる。
光の波動説を取る際、波動を伝える媒質が必要であるという考えから、光の媒質としてエーテルという物質の存在が仮定された。エーテルの性質は1851年のフィゾーの実験や1887年のマイケルソン・モーリーの実験などを通じて検証されたが、マイケルソン・モーリーの実験結果や特殊相対性理論を通じて、現在ではエーテルのような媒質は存在せず、電磁波は真空中を伝播すると理解されている。
ヤングに始まる光の波動性の検証を通じ、光の波動説の正しさは確かなものとなったが、一方で波動説で説明できない電磁気現象も発見されている。例えば1886年頃にヘルツが発見した光電効果は古典的な電磁気学では説明できず、光電効果はアインシュタインによる光量子仮説（光子）と仕事関数の導入によって説明されることになる。この光に関する粒子と波動の二重性は電磁場の量子化によって理解される。
物質の波動性
1924年、ルイ・ド・ブロイはアルベルト・アインシュタインの光量子仮説に触発され物質波という考え方を提案した。エルヴィン・シュレーディンガーはド・ブロイの物質波の理論の一般化を試み波動力学を創始した。波動力学は、先行して発表されたヴェルナー・ハイゼンベルクらによる行列力学と合わせて量子力学として発展した。
物質波の考えは1923年から1927年に行われたデイヴィソン＝ガーマーの実験によって実験的に裏付けられた。
参考文献
関連項目
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波動
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『完結編・船井幸雄の人間の研究』（1992年）では、世の中には究極的に、生命素と宇宙エネルギーの2つしか存在せず、宇宙エネルギーだけが波動を持っており、生命素と宇宙エネルギーが結び付いたものが生命体であると説かれた。宇宙は生命体を主体として作られており、生命体は意識と意志を持つという。 波動の性質は、 同じものは引き合う 違うものは反発し合う 自分が出した波動は自分に返ってくる 優位の波動は劣位の波動をコントロールする この4つだけであるとしている。サムシンググレート、創造主に近い思いほど優位・上位であり、優位の波動を出せばどんなこともコントロール可能なはずとしている。サムシンググレートの波動に近づき、自らの中のサムシンググレートと一体することで、カルマが解消され、地球をより良くすることに貢献できるようになるという。 宇宙は波動に満ちており、波動はすべての情報を伝えるため、右脳を活性化させ、潜在意識（無意識）を活用すれば、宇宙から情報を得ることができるとしている。これを実際に行っていたのが、エドガー・ケイシーのリーディングなのだという。
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波動
「波動」の例文・使い方・用例・文例
- 突っ立ち現象は非線形波動に特有の現象である。
- このシステムは波動関数で記述することができる。
- 長周期波動
- (光の)波動説.
- 震動の揺れ、衝撃、波動運動の測定
- 波動により、あるいは波動によるかのように突進する
- 水中に音波を発しその波動の反響が帰ってくるまでの時間で距離を測る装置
- いくつかの特性は波動説、他のものは粒子論により最も良く説明されるという事実により特徴付けられる物質と電磁放射の特性
- 房室結節から心臓の心室までの刺激波動を運び、それらを収縮させるプルキンエ線維のネットワーク
- 2つの粒子が交換される（パウリ排他原理は適応されない）とき、波動関数が変化しない粒子系により遵守される統計法律
- 波動関数が、2つの粒子がいつ交換されるかを（パウリ排他原理が適用される）変える粒子のシステムによって従われた法
- 重畳波形のによる任意の点の変異は、その地点における個々の波動の変異の合計と等しい
- 重ね合せの原則は、光の波動説の基礎である
- 波動力学の基本的な方程式
- 媒介物を通る調和波動の経過を記述する微分方程式
- 波動
- その波動は、星から来るように思えた
- フランスの原子物理学者で、物質の粒子が波状特性を見せることを示すことにより、波動・粒子の二重性を法則化した（1892年−1987年）
- 英国の科学者で、弾性の法則を定式化し、光の波動説を提案し、惑星運動の理論を定式化し、重力の逆二乗の法則を提案し、コルクの細胞組織を発見し、『細胞』という用語を生物学に取り入れ、腕時計のひげぜんまいを発明した（1635年−1703年）
- オランダの物理学者で、光の波動説を最初に定式化した（1629年−1695年）
波動と同じ種類の言葉
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