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シュレーディンガーの猫

最近何なんだろう、このブログ状態になってますが、
きっと俺が趣味で読んでる小難しいことを、
俺自身が理解するためにここにまとめてるんだと思います。
もはや自分の世界です(ぁ

今回はシュレーディンガーの猫という思考実験について。

これは物理学の考え方を否定するもの。
この内容だけを説明してもさっぱりになってしまうので、
予備知識として今回は『2重スリット実験』についてのお話。

物質は波であり、粒子である。

という謎めいた定義があります。
粒子であると同時に波であるというんです。不思議です。うむ。

しかし、2重スリット実験というものの実験結果を見てみると、
この不思議な定義を認めざるを得なくなってしまうのです!

2重スリット実験というのは、
電子銃、ボード、スクリーンを用意し、
電子銃とスクリーンの間をボードで隔ててしまう。
そのボードは障害物となるわけなんですが、
このボードに二つの隙間(=スリット)を開けておく。
電子銃から発射された電子がスクリーンと衝突すると、
その衝突した部分に白い跡を残す。

というわけで、3つの実験を行ってみます。

()電子銃で大量の電子を発射する
するとどうなるか。
スクリーンには縞模様が現れます。
これは干渉縞。ということはつまり、電子は波!
あれま、結構あっさりと結論が出るのでございますわね。

()電子一個を発射する
こちらも結論を述べてしまえば、スクリーンに一つの点が残る。
さらに追加実験として、2つのスリットにそれぞれセンサーを設置し、
電子がスリットを通ったかどうかを観測してみる。
すると、電子は2つのうち1つ、どちらかを通ってスクリーンに衝突する。
ということはつまり、電子は粒子!
あれま、結構あっさりと結論が出るのでございますわね。

・・・、あれ?

いやいやいや、実はどうしようもないこともない。
電子が波であっても粒子であっても、
半ば強引ではあるが(),()ともに説明できる。
電子が非常に細く小さな波であれば実験()が説明できるし、
電子が粒子であっても大量に発射することによって
2つのスリットを通った粒子が互いに影響し合い、
未知の現象によって干渉縞を作ったと考えると・・・ッ!

多少強引ではあっても、
電子は波であり、物質である。
というヘンテコな定義よりはよっぽどマシな気がする。

だがしかし。

そうしてしまうと次なる問題が浮上する。

()電子を1個ずつ、連続で発射した場合

つまり、実験()を連続して行った場合。
この場合、一つずつ点々がスクリーンに現れる。
何も不思議ではない。何も問題は・・・、

ある。

その点の集まりが次第に干渉縞と同じ模様になる。

驚きである。
干渉縞というのはその名の通り、干渉しあって出来る縞模様だ。
しかし、電子1個ずつ発射したのだというのに、
一体何と干渉しあってこの縞模様を形成したのだろう。

答えは簡単だ。

電子は観測すると粒子になり、
観測していないときはなのである。

つまり、観測していないときには
電子は位置Aにあるかもしれないし、位置Bにあるかもしれない。
位置Cに、位置Dに・・・、あるかもしれないわけだ。
物理学では、そのとき電子は
確立として、位置Aにも位置Bにも・・・、存在しているという。

そして、観測した瞬間に、
位置Aにあるのだとしたら位置Aに電子が粒子として存在し、
それ以外に存在していた電子は消滅する。という。

勘違いしてはいけないのは確立としてという部分。
AにもBにもあるかもしれないから、
一応、あるということにして考えてみよう・・・。
というような話ではなく、
物理学ではその電子が本当に実在していると考える。
だからこそ、確立として複数存在している1つの電子が
たがいに影響しあって干渉し、干渉縞を形成する。

とんでもないヘンテコ理論である。
しかし、この理論を覆すことは難しい。

観測していないときは波である
ということを否定することは出来ない。

観測していないのだから、証明出来ない。しょうがない。

また、否定してしまえば実験()の説明はどうしよう。

物理学というのは実はこんなもので、
辻褄が合えば、結果が同じであれば
途中の過程が、実際に起こっている現象と違っていたとしても
理論として完成されるのである。

終わりよければ全てよし。みたいな。

その物理学の考え方が嫌いな学者がおりました。
それこそが、
シュレーディンガーさん。
この方はシュレーディンガーの猫という思考実験を提案し、
物理学の大きな問題としてこの思考実験を残して
学者としての立場を去ったのです。
物理学という学問をあざ笑うためにね。

さて、次回へ続く、みたいな。
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  • 2012⁄10⁄26(金)
  • 16:26
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