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シュレディンガーの猫: 量子力学の思考実験 - チャド・オーゼル

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    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
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    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:
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    それはネコにまつわる思考実験です
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    ネコを箱に入れて封印したとします
    その際に―
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    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
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    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
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    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
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    シュレディンガーによれば
    量子力学に従うと
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    箱を開けてみるまでは
    ネコは生きていると同時に
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    死んでいる状態だというのです
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    箱を開けた時にのみ
    その状態が確定します
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    それまではネコの生死は
    はっきりとせず確率的で
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    半々の状態なのです
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    そんなばかな
    これがシュレディンガーの見解でした
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    量子力学はあまりに
    哲学的に矛盾しているとして
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    自身が関わってきた
    この学説を放棄して
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    生物学に関する執筆へと
    転じました
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    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
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    実をいうと 欠かせないものなのです
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    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
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    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
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    重ね合わせという量子現象は
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    全てのものが持つ
    波と粒子の二面性の結果です
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    ある物質が波の性質を有するには
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    空間的にある程度
    広がっていなければなりません
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    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
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    物質の波長はある程度の
    空間までには限定されますが
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    これを完全に定義することはできません
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    つまり さまざまな波長で
    同時に存在するのです
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    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
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    その理由は運動量が増加すると
    波長は短くなるからで
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    その点では ネコは大きくて
    重すぎるのです
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    １つの原子を太陽系の大きさに
    膨らませたとすると
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    物理学者から逃げる
    ネコの波長は
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    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
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    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
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    しかし 電子といった小さな粒子は
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    この二重性の劇的な
    証拠を示します
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    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
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    各電子は粒子のように振舞い
    ある瞬間に反対側の
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    ある一点で検知されます
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    しかし この実験を何度も繰り返して
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    各粒子の軌跡を追跡していくと
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    波動の特徴を示すパターンを示すのです
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    一連の縞 ― これは
    複数の電子の存在する場所と
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    何もないところに分かれています
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    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
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    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
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    結果であることを示しています
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    一つの電子が左右の行先を
    選ぶのではありません
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    左右同時に通り抜けるのです
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    この重ね合わせの状態が
    現代の技術へとつながります
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    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
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    ２つの原子を互いに近づけると
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    電子は一方の原子に
    属しているのではなく
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    原子間で共有されます
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    これが化学結合の仕方です
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    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
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    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
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    数多くの原子間で
    同時に共有されます
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    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
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    すべての原子間で共有され
    広い範囲に広がっています
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    この巨大な重ね合わせの状態が
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    物質を通り抜ける際の
    電子の動きを決定して
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    物質が導体か 絶縁体か
    半導体になるかを決めます
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    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
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    シリコンのような半導体の性質を
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    制御することができます
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    異なる半導体をうまく結合すると
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    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
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    搭載することができます
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    半導体チップと
    広い範囲に分布する電子が
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    このビデオを見ている
    コンピュータに動力を与えます
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    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
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    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
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    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
Title:
シュレディンガーの猫: 量子力学の思考実験 - チャド・オーゼル
Speaker:
Chad Orzel
Description:

オーストリアの物理学者 エルヴィン・シュレディンガーは有名な問いを投げかけました: ネコと一緒に一定時間内に50%の確率でネコを殺してしまう装置を箱に入れて封印したとしたら、ネコはどんな状態になるだろうか？ チャド・オーゼルがこの思考実験を探ります。

レッスン チャド・オーゼル　アニメーション　アゴタ・ヴェグシュ

レッスンの全編はこちら: http://ed.ted.com/lessons/schrodinger-s-cat-a-thought-experiment-in-quantum-mechanics-chad-orzel
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:38

Japanese subtitles

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