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「量子論」を楽しむ本(PHP文庫)佐藤勝彦

  • 2010-02-15
「量子論」を楽しむ本(PHP文庫)佐藤勝彦を読みました。
大体、4時間くらいで読み終えました。

内容は量子力学の発展の歴史に沿って、光・電子の2面性(粒子、波)の発見、量子力学の定式化について述べた後、量子力学の解釈問題を取り上げ、最後に量子力学のこれからについて述べています。
前提となる知識はほとんど何も要求していないので、誰でも読めると思いますが、その分、当然ですが量子力学の結果・解釈しか書かれていないので、厳密な数学の内容は含まれません。



4,5章の量子力学の解釈問題の部分は面白く、量子力学を勉強したことのある人でも、読む価値があると思います。
以下で、簡単に4,5章で書かれている内容を紹介します。

まず、量子力学の解釈問題とは何なのかというと、量子(小さい原子とか分子の総称)の2面性(粒子、波)の物理的意味をどう解釈するかという問題です。
粒子の波としての側面を量子のある場所の確率と捕らえることはできません。なぜなら、量子ひとつでも、干渉などといった波としての側面を示すからです。
そこで、量子の波は、存在できる状態の重ね合わせをあらわしているとよく説明されます。(AとBという状態を確立1/2ずつでとりうるのではなく、AとBという2つの状態が重ね合わせになっているということ。)

では、観測したときにひとつの状態に定まるのはなぜでしょうか。量子論の主流派(コペンハーゲン解釈)の考え方は量子を我々が見ようとして光子を当てた瞬間に量子の波が収縮してしてしまうので、ひとつの粒子として観測されてしまうというものです。

しかし、波の収縮はシュレーディンガー方程式からは導けず、この波の収縮という説明は少し不自然です。
そこで、この本では多世界解釈という解釈をしています。これは、量子が様々な状態の重ね合わせになった状態を別々の世界に枝分かれしていると捉え、量子の状態の枝分かれが他の事柄に影響を与えない場合においてのみ、再び世界が重なり合うという理論です。
この理論を用いると、シュレーディンガーの猫はきれいに説明できます。

コペンハーゲン解釈と多世界解釈のどちらがあっているとか、もしくはほかの解釈が正しいといった事は多分、今の量子力学を使っている限りでは分からないので、この問題を量子力学を学ぶ上で考える事はあまり意味がない気がします。
量子力学を学ぶ上では、どの解釈をするにしろ、要請(仮定)とするしかありません。
それでも、興味がある人は読んでみてもいいかもしれませんww

「量子論」を楽しむ本―ミクロの世界から宇宙まで最先端物理学が図解でわかる! (PHP文庫)「量子論」を楽しむ本―ミクロの世界から宇宙まで最先端物理学が図解でわかる! (PHP文庫)
(2000/04)
佐藤 勝彦

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