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量子の世界で起こる不思議な話。シュレーディンガーの猫

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 この世では幽霊を信じる人、信じない人様々です。幽霊など科学的ではないと批判する人もいます。でも、その科学が幽霊よりも不思議な話を持ちだしてきたらどうでしょうか。それも似非科学ではなく、最先端の量子力学の世界で。
 今回はそんな話です。

 有名な「量子の二重スリットの実験」というのがあります。量子とは、物理量の最小単位。とても小さな物質の単位のことで、物質を形作っている原子そのものや、その原子を形作っているさらに小さな電子・中性子・陽子といったものが代表です。光の正体である光子も量子です。その他にも、ニュートリノクォークミュオンなどといった、これ以上分けられない素粒子も量子です。
 このような極めて小さい極微の世界では、私たちが普段の生活で感じている世界を記述する物理法則「ニュートン力学」は通用せず、「量子力学」という、とてもとても不思議な法則が働いているのです。

 例を挙げていきましょう。
 普通の粒子の実験では、ビー玉のような小さな粒を発射装置で次々に打ち出すと、スリットの形に模様ができます。

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 スリットを通過した粒がスリットの形をつくります。これは二重のスリットでも同様です。1本が2本になるだけです。
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 では波の場合はどうなるでしょうか。2つのスリットはお互いに打ち消し合い、波の強いところ弱いとこができて縞模様になります。

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 これが私達の世界での現象です。では、量子の世界ではこれがどうなるか。
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電子でやった二重スリットの実験では、一粒ずつ打ち出すと、最初は確かに粒のように見えます。

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しかし、打ち出す量が増えてくると、何故か、波のような干渉模様になるのです。

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 つまり電子の振る舞いは「粒とも言えるし、波とも言える」ということになります。

 これはどういうことかというと、発射された一個の電子は、同時に2つのスリットを通り抜けて干渉を起こし、スクリーンにぶつかるときには再び一個の粒子に戻ったとしかいえない現象なのです。
 もしくは一個一個の独立した電子がお互いのそれぞれの場所を把握して干渉模様を作り出したとしか・・。

 ここで更に奇妙なことが起こります。科学者たちは、この一個の電子が2つのスリットのどちらをすり抜けるのか実際に観測することにしました。
 同時に2つのスリットをする抜けるなんであり得ないことですから。

 しかし、彼らが観測を始めたとたん、電子の振る舞いが突如として変わります。電子は普通の粒子となり、スクリーンに2本の線を描いたのです。観測する前までは干渉縞だったのに。

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ただ、「観測する」という行為が実験に加わっただけなのに電子は片方のスリットだけを通る普通の粒子になってしまったのです。
 まるで自分が見られているのを気づいたかのように・・・・・。

今の説明を分かりやすく解説している動画があります。


  この常識ではあり得ない量子力学の実験を皮肉った思考実験で有名なものに「シュレーディンガーの猫」というのがあります。
 簡単に言うと、箱の中の猫は観測するまでは、生きているのか、死んでいるのか確定しておらず、その両方が同時存在している。そして私達が観測することで、どちらかに決定されるということなのですが・・・・。

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これも動画を御覧頂いた方が分かりやすいでしょう。

 この「シュレーディンガーの猫」のエルヴィン・シュレーディンガーとは量子力学の発展を築きノーベル物理学賞を受賞した物理学者です。

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エルヴィン・シュレーディンガー

 この摩訶不思議な現象が起こる量子の世界を「例えればこんな事だ。おかしいだろ?」って言ってるわけですね。
 さて、それでは現時点での解釈はどうなっているのでしょうか。

 →続きます

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