量子論と複雑系のパラダイムコミュの不確定性原理１９２７年ハインゼンベルグ

古典物理学の概念が原子の現象に適用できる限界を数式にあらわしたもの。

原子の運動量と位置は同時に計れないとしたもの。

粒子の位置を測定する為には波長の短い粒子で測定しなければならない。したがって測定波の粒子の運動にぶつかり、観測対象の粒子ははじきとばされてしまい位置は測定できない。

逆に粒子の運動量を正確に測定しようとすると、波長の長い波をつかわなければならないが、今度は位置が正確につかめないというというもの。

これらは測定技術の問題ではなく、自然の法則なのである。それゆえ「原理」と呼ばれている。

問題はこの不確定原理を神秘性の根元のようにいいかげんなことをいうエセ解釈が多いことだ。

不確定性原理は「世界は予測できない」という証拠と思われ勝ちでであるが、実際はその逆だ。この原理は精度の高い観測を行うための秘策なのである。

例えば、Ａ点とＢ点間を走る自動車をストップウォッチで測るとしよう。

Ａ点にいる観測者がまず車が目の前を通り過ぎるときにストップウォッチを押す。

次にＢ点のいる観測者が車が通り過ぎる瞬間にストップウォッチを押す。

このＡＢの距離が分かっていれば、２つのストップウォッチの差を計算すれば、速度が分かる。

しかし、ストップウォッチは真に通り過ぎる瞬間に押せるか？

実際にはいろいろ誤差がでてしまう。

では速度計算の誤差を極小にする工夫は？

そう、ＡＢ間の距離を広く取るほど正確になる。

だが、速度を測定している間、車は何処にあるのだろう？

ＡとＢの間のどこかだ。

では、そのどこかを極力正確に知るには？

ＡとＢの距離が短いほど、精度が高くなる。

　

この交換条件はなにも量子の成果に関わらず、観測問題に関わる典型的ジレンマだ。

位置と運動量は「相補的」に変化しうる。

ハイゼンベルグが仮定したのは「粒子の位置と運動量の両方を正確に知るのは、根本的に限界がある」ということだった。その限界が「プランク定数」と呼ばれる量子力学の基本定数であり、実験の予測結果に限界を設けることになる。原子の異なる状態における量子遷移は特定のエネルギーを持つ光子を放出する。同じ遷移が起これば、全く同じエネルギーを持つ光子が放出されることが予測される。つまりハイゼンベルグの不確定性原理は世界をより確定できるものにしたのである。

　

実際には車自身に速度計と距離計がついていれば、問題は解決される。しかし、粒子に計器を搭載し、それを直接観測することは不可能だ。観測技術の限界がある。

　

微視的世界の量子物理学が不確定性を免れぬことから、決定論的因果律が崩壊したかにも語られるが、むしろ巨視的世界で成立」している通念を押し通すことのできぬ微視的世界が見出されたという認識が重要だろう。

コメント(21)

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[1] mixiユーザー 09月13日 14:09

はじめまして
マクロな世界ではプランク定数はあまりにも小さくて無視してもかまいません。電子の力学的ふるまいについて無視できません。電子の位置と運動量は同時には確定値を持ち得ないというのが内容ですね。古典的粒子なら位置と運動量が関係なく確定値を持っていますので初期条件さえ与えれば運動方程式にしたがって運動しますので未来への予測が可能です。電子のような量子的粒子は確率しか予測ができません。
という理解です。

[2] mixiユーザー 09月14日 05:06

詳しくないので知りたくてこのコミュに参加しておりますが、とても解りやすい説明でよく理解できました。

科学においては観測が重要だというのはとても面白いです。

観測技術の進歩によって、今までの定説とされた原理が塗り替えられる可能性があるという事ですね。

[3] mixiユーザー 09月14日 07:16

赤福パフェぞうさん、はじめまして
＞観測技術の進歩によって、今までの定説とされた原理
＞が塗り替えられる可能性があるという事ですね
そうではなく、定説とされた原理がより正しいと強化されるですね。量子力学において観測は重要な概念と思っています。

[4] mixiユーザー 09月14日 19:06

ghkatoさん、

＞定説とされた原理がより正しいと強化されるですね。量子力学において観測は重要な概念と思っています。

根底から覆るとはもちろん思っていませんよ！
ただ、不確定だったものが確定的に考えられるようになる可能性もあるという事ですね！

[5] mixiユーザー 09月14日 21:00

思考実験だけしか考えられなかったことが観測技術の進歩によって実際にできるようになったことです。一番有名なのは外村彰氏による電子の二重スリットの実験です。
http://www.hitachi.co.jp/rd/research/em/doubleslit.html
電子一個でも干渉を起こすことが確かめられた実験です。

[6] mixiユーザー 09月17日 07:14

ghkatoさん、

自分はあまり科学には詳しくないですが、相対性理論でよく問題になる因果率の問題は実は間違っているんではないか？？と思っていました。

上のコメントでのお話でもマクロのレベルではあまり因果率が問題になる事はないようですよね。

しかし、多くの相対性理論の解説書では、光速旅行が実現すると、未来過去が自由に変わる可能性があるなどの夢のような解説がなされています。

これも一種の観測系の問題ですよね？

[7] mixiユーザー 09月17日 07:15

訂正

相対性理論の解説書→相対性理論の一般向けの解説書

[8] mixiユーザー 09月17日 19:09

いや間違ってはいません。
相対性理論は因果事象はどの慣性系からみても同じように見えるという要請です。
＞光速旅行が実現すると、未来過去が自由に変わる
＞可能性があるなどの夢のような解説がなされています
それはないと思います。今までの話題は相対論とは直接関係ありません。エンタグルな話だとかかわってきますが詳しくは不明です。ここでは電子などのミクロな粒子の力学的ふるまいの話題です。

[9] mixiユーザー 09月18日 10:06

ghkatoさん、

>相対性理論は因果事象はどの慣性系からみても同じように見えるという要請です。

あれ、そうでしたっけ？？

今までのお話は相対論とは関係ないけれど、やはり観測系のお話ですよね。

[10] mixiユーザー 09月22日 19:55

例えばボールがガラスに衝突した。→ガラスが割れた。
という因果事象がどの慣性系から見ても同じ順序で起こるということです。
量子論において観測の話しようと思うなら量子力学勉強した方がよろしいかと思います。

[11] mixiユーザー 10月29日 10:12

子不語怪力亂神

量子論は観測問題を議論しないということではなかったでしょうか？

[12] mixiユーザー 10月29日 11:19

関係ないけど、Werner Karl Heisenbergはハインゼンベルク？

[13] mixiユーザー 02月27日 09:56

『唯心論物理学の誕生―モナド・量子力学・相対性理論の統一モデルと観測問題の解決』中込照明（海鳴社 1998年）
http://mixi.jp/view_item.pl?id=485481

これはいわゆる「トンデモ」の類い（コンノケンイチ、晩年の関英男など）ではないと思うのですが、現在、アイデアはどう進化し、また評価されているのでしょうか？
ご存知の方がいらっしゃいましたらご教示ください。

また、コミュニティの皆さんのご意見もお聴かせください。

[14] mixiユーザー 02月27日 10:02

『唯心論物理学の誕生』に好意的な、あるいは可能性を見ている文章

■あなたの知らないスゴ本を、どうもわたしが今読んでるっぽいな｜「で、みちアキはどうするの？」2007年02月10日
http://d.hatena.ne.jp/michiaki/20070210/1171083097

■Quantum Monadlogy｜エヌ氏の成長・円錐 2009-04-04
http://d.hatena.ne.jp/tnakamr/20090404/1238831537

■量子力学の奇妙なところが思ったほど奇妙でないわけ^8｜アットランダム 2007/5/29
http://m.blogs.yahoo.co.jp/crazy_tombo/20473515.html

■シンクロニシティ｜明治大学情報コミュニケーション学部教授メタ超心理学研究室　石川幹人
http://www.kisc.meiji.ac.jp/~metapsi/psi/5-8.htm

■反コペルニクス的転回のために渡辺恒夫
http://phsc.jp/dat/rsm/2011w204.pdf

[15] mixiユーザー 02月27日 10:12

〈実在〉をめぐる覚え書き　

各分野で〈実在〉（ある）をめぐる用語の混同・混乱が見られるので、関係の深そうなものを取りあえず列挙してみました。
http://mixi.jp/view_diary.pl?id=1893116284&owner_id=12258289

[16] mixiユーザー 02月27日 18:57

>>[15]
「批判的」が、抜けてるよ(呆)

[17] mixiユーザー 03月01日 00:14

>>[16]
「（なるべく）中立的に」（科学者共同体の主流からは異端の説もいくつか挙げる）という観点ですので、呆れられても困惑しますが。

[18] mixiユーザー 03月01日 04:02

>>[17]
何言ってんの…？
マルチポストしてるから気付かないのね。

■ひみつの欣印日記うんぬんのくだりを貼り忘れてるよって言ってるの。

[20] mixiユーザー 03月01日 22:09

批判的な文章

■ひみつの欣印日記(Secret Ki-Jirushi Diary)
http://www.geocities.co.jp/HeartLand-Icho/5848/diary/9804.html

また、『唯心論物理学の誕生』に書いてあるアイデアを批判したものではないですが、

■唯識と現代物理学｜教心寺住職・釋眞弌のページ（B.E.2550年/A.D.2007年5月17日脱稿）

>1897年にトンプソンが電子を発見すると、「デモクリトス以来のアトムは崩壊した、究極の物体は存在しない、唯物論はまちがいだ」との大合唱が始まった。
>これに対して、1907年にレーニンは『唯物論と経験批判論』を著して、反論している。
>要約すれば、究極の物体が見出されないことは、物質すなわち人間の意識から独立した存在が認められないことを意味しないのである。
（中略）
>竹村氏の立論は、100年前にレーニンによって論破された観念論の亡霊である。
http://www.nagoya30.net/temple/kyosin/sin-iti/eseo/eseo_19.html

レーニン『唯物論と経験批判論』をもって完全に論破されたものとする立場があるようです。

[21] mixiユーザー 03月02日 01:17

>>[18]

アラッチさん

失礼しました。
「批判的な見解のほうが抜けてるよ」と書いていただければ意味がすぐ分かったんですけど