いつもの公園へ散歩する。『量子論』

CIMG0248.JPG公園の遊具や砂場で遊んでいる親子
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お天気の良い日は、1時間ほど散歩しています。
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公園の桜並木は、少しずつ黄葉~紅葉になってきました。
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散歩道
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稲刈りの様子、雑草が多くて不作
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コキアも赤く染まる。

朝夕は涼しくなりました。衣替えの季節です。

余談 『 量子論 』

量子論は相対性理論と並んで、現代科学の2大理論の1つでミクロの極小さい領域を解明した理論です。コンピュータの心臓部であるLSI・レーザー光線・超伝導・ナノテクノロジー等にも応用されています。この理論は、整数倍の飛び飛びのエネルギー、波動と粒子の二重性、トンネル効果、量子もつれ、等々の常識では理解できない不思議な現象を扱います。目に見える大きい物からサイズを小さくしていくと、物質は霧がかかって曖昧になり我々の知る常識から逸脱して不思議な世界に入って行きます。量子の世界観は人間の日常生活とは全く異なり、一般常識では理解できないので神秘的に感じます。しかし、コンピュータに代表される現代の科学技術文明は、微小な量子の不思議な性質を上手く利用しています。
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マイスナー効果で空中に浮かぶ磁石。量子力学の効果によって起きる超電導(電気抵抗がゼロになる)。超電導を利用したリニア新幹線は最高速度500km/hrで高速走行します。

ミクロの物質である素粒子は、1億分の1ミリの極小サイズで粒子と波の相反する両方の性質を持っているのが大きな特徴です。素粒子は1個の形で有るのでは無く、確率的に拡がりを持って複数の場所に同時に存在しています。観測して人間が見ることにより位置や形が確定します。自分に都合の良い方にのみ姿を表します。人間はその姿をキチンと捕える事が出来ません。見られていない時は波に成っており観察する瞬間に粒子になると言う可笑しな話です。

量子論では1つの電子は2箇所のスリットを同時に通り抜けます。そして左右のスリットを通る可能性の合計で表わされます。波動関数の数式 Ψで表わされる存在確率の重ね合わされた干渉状態が縞模様となります。1個の電子は両方のスリットを同時に通過している為に干渉が起きており、素粒子は忍者の様に分身の術を持っており、又じっとしている事が出来ずに常にある確率で揺らいでいます。人間が意識して見ると場所が確定し、誰も見ていないと住所不定となります。
IMG_1923.PNG干渉波の模様。電子は波動関数として存在確率で表されており、両方のスリットを同時に通過している為に干渉が起きて縞模様が出来る。

素粒子に意識があるとすればこう言うでしょう。誰も見て居なければ何処に居ようが私の勝手です。誰にも遠慮せず自由に暮らしたいので、場所を変えたと一々人間に報告する必要は無いと言うかも知れません。

量子論の最初の発端は、マックス・プランクの黒体放射に関するエネルギー量子仮説です。光のエネルギーは整数倍のとびとびに変化する事を見い出しました。アインシュタインは更に光はエネルギーを持つ粒子の集まりで光電効果の現象を証明しました。原子は中心に原子核という陽子と中性子の粒が有りその周囲を電子が回っていると、ニールス・ボーアが最初に原子模型を見い出しました。ド・ブロイは電子の軌道がとびとびになるのは波で有る為と言い、全ての物質は波であると提唱しました。

波である素粒子の動きを予測する方程式を作ったのがシュレディンガーです。この方程式で物質波の伝わり方を計算できます。そしてボルンは存在確率として物質波を説明しました。物質は確率で表される波で、観測して見た瞬間に位置が確定する事になります。素粒子の不可思議な性質について、シュレディンガーの猫が生きているのか?死んでいるのか?と言う面白い思考実験があります。素粒子の二重性から考え付いた話でありマクロな大きさの猫にとって迷惑な話で、因果関係のない人間には教えません『 ニャー 』と言うでしょう人間が意識して見ていない時は、猫の生死も不明であり拡大解釈すれば存在していない事と同じと言えます。

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シュレディンガー方程式。量子系が取り得る量子状態を決定し、系の量子状態が時間的に変化するのを記述します。物質は確率の波となっている。

物質の位置と速度を同時に測定出来ないと言う、不確定性原理をハイゼンベルクが提唱しました。素粒子にとどまらず、全ての事象は曖昧で相反する2つの物が合わさって成り立っています。極微の世界では仮想の粒子と反粒子が生成しては消滅する事が知られています。何も無い真空の空間でも不確定性原理に起因する揺らぎがあり常に振動しています。

コンピュータのLSIは半導体という物質で出来ており、 古典的な物理学では乗り越えることができないポテンシャルエネルギーの障壁を、量子効果により乗り越える現象が起きます。これをトンネル効果と呼ばれています。素粒子の極微の世界では極短い時間にエネルギーを借用して障壁を通り抜け、目的地に行ってから借金を返す事が出来ます。波動の性質による回折よって届く様にも見えます。この障壁を乗り越えるのは何%と言う確率で表わされます。
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トンネル効果。山を通り抜ける事。

真空の空間にはエネルギーが充満している事が判明しつつあり、異次元から重力のみ影響を及ぼしていると言う理論が提唱されており、異次元空間内を運動している粒子は、現在の人間の科学技術では直接に測定出来ません。間接的に測定する方法があり観測実験を世界各地で進められています。

般若心経の経典で記述されている「 空の思想 」と量子論との類似性を色々と考察しています。「 無 」の真空の空間で粒子と反粒子が絶えず生成消滅している事は、密教や禅宗の所依の経典である般若心経の色即是空・空即是色とその意味は良く似ています。最先端科学は東洋哲学の思想に近づいている様に感じるのも興味深いです。2,500年以上前に瞑想と修行により到達した空の思想と科学理論が類似している事は面白いです。

『ブログ本 林住期の生き方』第4章(科学の不思議な話)、第4節(量子論)より転載しました。

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