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シュレディンガーの猫が量子力学について教えてくれること - ジョシュ・サマニ

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    空に向かってボールを
    投げると考えてみて下さい
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    投げたボールの動きを
    予想する事はできるでしょうか？
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    もちろん 簡単ですね
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    ボールは最高点に達するまで 上に行き
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    やがて下へ向かい 手の中に戻ってきます
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    これが実際に起こることですね
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    こういった事は
    何度も目にしていてご存じでしょう
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    日常生活における物理を見てきたわけです
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    しかし原子の世界ではどうでしょうか
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    例えば水素原子の原子核の周りを回る
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    電子の動きはどんな風に見えるのでしょうか？
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    日常の物理学的な経験から
    答えることができるでしょうか？
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    無理ですね でも なぜ？
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    この様な小さなスケールでは
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    普段目にするものを司っている
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    物理とは異なっているからです
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    私たちが知り なじんでいる日常世界は
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    古典力学に従って動きます
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    しかし原子レベルのシステムは
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    量子力学に従って動くからです
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    この量子の世界というのは大変不思議なところです
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    その奇妙さは 有名な思考実験である
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    「シュレディンガーの猫」で 説明されています
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    ある猫嫌いの物理学者が
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    ふたを閉めた後に50％の確率で爆発する爆弾を
    猫と共に箱に入れました
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    私たちがふたを開けてみるまでは
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    爆弾が爆発したかどうかはわからず
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    猫が生きているかどうかもわかりません
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    量子物理の世界では 箱を開けて観察するまでは
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    この猫は重ね合わせの状態にあるといいます
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    生死どちらの状態であるともいえず
    両方の可能性がある混合状態であり
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    それぞれ50％の確率なのです
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    同じようなことが量子スケールの
    物理システムに起こります
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    例えば 水素原子の軌道を回る電子です
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    実際に電子が軌道を
    回っているわけではありません
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    他の場所よりも存在する確率が高いというだけで
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    いつでも空間の至る所に存在し得るのです
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    私たちが位置を測定した後に初めて
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    その瞬間に存在する場所を示す事ができます
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    ちょうど 箱を開けてみるまでは
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    猫の生死が分からないのと同じことです
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    では奇妙かつ美しき
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    「量子もつれ」の現象を説明しましょう
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    今度は２つの箱にそれぞれ
    猫を１匹ずつ入れたとします
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    この２匹の猫でシュレディンガーの猫の
    実験を行ったとすると
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    その結果は次の４つのうちのどれかになります
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    どちらの猫も生きているか どちらも死んでいるか
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    １匹は生きていて他方は死んでいるか
    あるいはその逆かもしれません
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    どちらの猫のシステムも重ね合わせの状態になり
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    今度は50％ではなく それぞれ25％の確率になります
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    ここでクールなのは
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    量子力学によると重ね合わせの状態から
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    どちらの猫も同じである状態を
    消し去ってしまう事ができます
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    言い換えると２匹の猫からなる系で
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    つねに１匹の猫は生きており
    もう片方は死んでいるものを想定できます
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    これを専門的には猫は
    量子もつれの状態にあると呼びます
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    量子もつれに本当に驚かされるのはこれからです
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    ２匹の猫のシステムをこの量子もつれの状態にして
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    ２つの箱を宇宙の両端に動かしたとしても
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    同じような実験結果が得られるのです
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    結果を測定する前には
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    どちらの猫が生きているかを
    決めることは全くできないのに
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    必ず１匹の猫は生きていて 他方は死んでいるのです
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    どうして可能なのでしょうか？
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    宇宙の反対側にいる猫の状態が
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    どうしてこの様に もつれるのでしょうか？
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    お互いに連絡を取るには遠く離れすぎているのに
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    どうやって２つの爆弾が共謀して
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    １つ爆発し残りは爆発しないのでしょうか？
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    こう思うかもしれませんね
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    「これはあくまで理論的な話であって
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    現実の世界で起こったりするものか」
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    しかし実はこの量子もつれは
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    現実世界の実験で確認されています
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    ２つの亜原子粒子が重ね合わせの状態でもつれると
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    １つが一方向にスピンし
    もう一方は必ず反対にスピンします
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    １つの粒子から別の粒子に情報を送る
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    方法はないにもかかわらず
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    もつれのルールに従ってスピンするのです
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    量子情報科学の根幹では もつれは
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    不思議なことではありません
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    急速に伸びるこの分野では
    不思議な量子の世界の法則を
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    巨視的世界で利用する方法を研究しています
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    例えば量子暗号のおかげでスパイは安全に
    メッセージのやり取りを行うことができ
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    また 量子コンピュータを使って
    暗号を解読することもできます
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    日常の物理が量子の不思議な世界に
    近づき始めたようです
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    量子テレポーテーションの研究が進めば
    あなたの猫が
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    物理学者も箱も存在しない
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    より安全な銀河へ
    逃げることができる日がくるのかもしれません
Title:
シュレディンガーの猫が量子力学について教えてくれること - ジョシュ・サマニ
Speaker:
Josh Samani
Description:

私たちが日常生活で出会うのは古典物理の世界であり、原子のような小さなスケールの世界を司る量子力学とは全く異なります。量子力学の不思議さを示す素晴らしい例はシュレディンガーの猫という思考実験です。ジョシュ・サマニと共に量子もつれの実験を検証していきましょう。
レッスン：ジョシュ・サマニ
アニメーション：ダン・ピント
このレッスンの全編はこちら：http://ed.ted.com/lessons/what-can-schrodinger-s-cat-teach-us-about-quantum-mechanics-josh-samani
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:24

Japanese subtitles

Revisions

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