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00:00:07.176 --> 00:00:11.960
オーストリアの物理学者 E.シュレディンガーは
量子力学の立役者の一人ですが

00:00:11.960 --> 00:00:15.237
その名を有名にしたのは
実際には行われなかった実験でした:

00:00:15.237 --> 00:00:17.937
それはネコにまつわる思考実験です

00:00:17.937 --> 00:00:21.282
ネコを箱に入れて封印したとします
その際に―

00:00:21.282 --> 00:00:26.572
一定時間内に50%の確率で
ネコを殺してしまう装置を一緒に入れたとしたら

00:00:26.572 --> 00:00:30.418
最終的に「ネコの状態はどうなるだろうか？」と
問いかけたのです

00:00:30.418 --> 00:00:33.788
常識的に考えればネコは生きているか
死んでいるかのどちらかですが

00:00:33.788 --> 00:00:36.791
シュレディンガーによれば
量子力学に従うと

00:00:36.791 --> 00:00:42.421
箱を開けてみるまでは
ネコは生きていると同時に

00:00:42.421 --> 00:00:44.338
死んでいる状態だというのです

00:00:44.338 --> 00:00:48.302
箱を開けた時にのみ
その状態が確定します

00:00:48.302 --> 00:00:51.561
それまではネコの生死は
はっきりとせず確率的で

00:00:51.561 --> 00:00:54.230
半々の状態なのです

00:00:54.230 --> 00:00:56.965
そんなばかな
これがシュレディンガーの見解でした

00:00:56.965 --> 00:00:59.956
量子力学はあまりに
哲学的に矛盾しているとして

00:00:59.956 --> 00:01:02.768
自身が関わってきた
この学説を放棄して

00:01:02.768 --> 00:01:04.995
生物学に関する執筆へと
転じました

00:01:04.995 --> 00:01:08.949
ばかばかしく思えるかもしれませんが
シュレディンガーのネコは現実なのです

00:01:08.949 --> 00:01:10.610
実をいうと 欠かせないものなのです

00:01:10.610 --> 00:01:14.328
量子的な物体が同時に２つの状態で
あることが不可能だったとしたら

00:01:14.328 --> 00:01:18.575
今 レッスンを見ている
このコンピュータも存在しませんでした

00:01:18.575 --> 00:01:20.657
重ね合わせという量子現象は

00:01:20.657 --> 00:01:25.708
全てのものが持つ
波と粒子の二面性の結果です

00:01:25.708 --> 00:01:27.844
ある物質が波の性質を有するには

00:01:27.844 --> 00:01:30.299
空間的にある程度
広がっていなければなりません

00:01:30.299 --> 00:01:34.049
つまり 同時に複数の位置を
占めなくてはならないのです

00:01:34.049 --> 00:01:37.070
物質の波長はある程度の
空間までには限定されますが

00:01:37.070 --> 00:01:39.425
これを完全に定義することはできません

00:01:39.425 --> 00:01:43.425
つまり さまざまな波長で
同時に存在するのです

00:01:43.425 --> 00:01:46.459
日常の物質ではこの波動の特性を
目にすることはありません

00:01:46.459 --> 00:01:50.212
その理由は運動量が増加すると
波長は短くなるからで

00:01:50.212 --> 00:01:52.910
その点では ネコは大きくて
重すぎるのです

00:01:52.910 --> 00:01:57.129
１つの原子を太陽系の大きさに
膨らませたとすると

00:01:57.129 --> 00:01:59.653
物理学者から逃げる
ネコの波長は

00:01:59.653 --> 00:02:03.319
その太陽系内の原子と
同じぐらい小さくなってしまいます

00:02:03.319 --> 00:02:08.044
あまりに小さくて ネコの波動的ふるまいを
見ることはできません

00:02:08.044 --> 00:02:10.061
しかし 電子といった小さな粒子は

00:02:10.061 --> 00:02:13.398
この二重性の劇的な
証拠を示します

00:02:13.398 --> 00:02:18.602
電子を衝立に空けた２つの
細いスリットに向けて撃ち出すと

00:02:18.602 --> 00:02:23.912
各電子は粒子のように振舞い
ある瞬間に反対側の

00:02:23.912 --> 00:02:25.295
ある一点で検知されます

00:02:25.295 --> 00:02:27.533
しかし この実験を何度も繰り返して

00:02:27.533 --> 00:02:30.360
各粒子の軌跡を追跡していくと

00:02:30.360 --> 00:02:34.643
波動の特徴を示すパターンを示すのです

00:02:34.643 --> 00:02:37.373
一連の縞 ― これは
複数の電子の存在する場所と

00:02:37.373 --> 00:02:40.061
何もないところに分かれています

00:02:40.061 --> 00:02:42.867
片方のスリットを塞ぐと
この縞が無くなってしまいます

00:02:42.867 --> 00:02:47.692
それでこのパターンは各電子が同時に
双方のスリットを通り抜けた

00:02:47.692 --> 00:02:49.790
結果であることを示しています

00:02:49.790 --> 00:02:52.672
一つの電子が左右の行先を
選ぶのではありません

00:02:52.672 --> 00:02:56.076
左右同時に通り抜けるのです

00:02:56.076 --> 00:03:00.029
この重ね合わせの状態が
現代の技術へとつながります

00:03:00.029 --> 00:03:05.491
原子核の近くにある電子は広がりのある
波状の軌道に存在しています

00:03:05.491 --> 00:03:07.135
２つの原子を互いに近づけると

00:03:07.135 --> 00:03:10.416
電子は一方の原子に
属しているのではなく

00:03:10.416 --> 00:03:12.203
原子間で共有されます

00:03:12.203 --> 00:03:14.676
これが化学結合の仕方です

00:03:14.676 --> 00:03:21.059
ある分子の１電子は 原子Aまたは
原子Bではなく A+Bに属し

00:03:21.059 --> 00:03:23.875
原子をさらに追加していくと
電子はさらに広がってゆき

00:03:23.875 --> 00:03:27.342
数多くの原子間で
同時に共有されます

00:03:27.342 --> 00:03:30.643
固体の中の電子は特定の原子に
結合しているわけではなく

00:03:30.643 --> 00:03:35.344
すべての原子間で共有され 
広い範囲に広がっています

00:03:35.344 --> 00:03:37.860
この巨大な重ね合わせの状態が

00:03:37.860 --> 00:03:41.607
物質を通り抜ける際の
電子の動きを決定して

00:03:41.607 --> 00:03:45.625
物質が導体か 絶縁体か
半導体になるかを決めます

00:03:45.625 --> 00:03:48.461
電子が原子間でどのように
共有されるかを理解する事で

00:03:48.461 --> 00:03:51.947
シリコンのような半導体の性質を

00:03:51.947 --> 00:03:53.508
制御することができます

00:03:53.508 --> 00:03:55.919
異なる半導体をうまく結合すると

00:03:55.919 --> 00:03:59.501
一つのコンピュータチップ上に
何百万もの小さなトランジスタを

00:03:59.501 --> 00:04:01.863
搭載することができます

00:04:01.863 --> 00:04:04.065
半導体チップと
広い範囲に分布する電子が

00:04:04.065 --> 00:04:07.494
このビデオを見ている
コンピュータに動力を与えます

00:04:07.494 --> 00:04:12.185
インターネットはネコのビデオの共有ために
あるというのはお馴染みの冗談ですが

00:04:12.185 --> 00:04:15.431
深くさかのぼってみると
インターネットが存在しているのは

00:04:15.431 --> 00:04:19.310
オーストリアの物理学者と想像上のネコの
おかげなのです