シュレディンガーの猫ってどんな猫?量子力学の世界!

シュレディンガーの猫

シュレディンガーの猫とは

どこかで聞いたことはあるかもしれない、シュレディンガーの猫ってどんな猫?そんなお話だよ。

始めに

量子論の少し難しいお話になるけど、わかりやすく書いていくね。
量子論はとてもミクロな世界の話です。
どれぐらいミクロかと言うと、電子顕微鏡で見るような最小の微粒子の世界。
原子核

この電子
マクロの世界(私達の世界)の物質とは違い、常識外れのルールがあります。
粒の動きをしたり波の動きになったり・・・・

二重スリット実験《初心者向け解説》

2018年4月14日
人が目で確認する事で始めて結果がわかる物質。
電子は粒であり波でもある重なり合わせの状態である!と考えられていた。

その量子論の問題点を指摘したのが
オーストリアの物理学者シュレディンガーでした。

りりこ
猫を使った実験の話なんだけど思考実験(頭で考えただけ)だから
猫は何もされてないので安心してね!

どんな実験?


まず中身が見えなく、中の音も聞こえない、開けるまで結果がわからない箱に
放射性物質を入れます。(以下実験装置Xとする)

実験装置Xの中で放射性物質が原子核崩壊と言う現象を起こして、放射線を出せば毒ガスが発生します。猫は倒れます。

原子核崩壊を起こさなければ猫は元気です。

それぞれの確率は50%とする

1時間後に実験装置Xから猫を出した時にどうなっているか?

開けるまで結果がわからない箱なので開くまで、生と死の結果はわかりません。

量子論で言うなら観測したら電子は粒の動きをして波の動きもする。粒であり、波でもある。観測をした瞬間に粒か波が決まる!
重なり合った状態であると考えます。

これをマクロな世界(私達の世界)で考えると・・・・?

実験装置Xの中身は猫の生死が重なってる状態?

りりこ
半死半生の猫?
でもこんなのありえないよね

私達が観測をしなくても実験装置Xの中はいろんな事が起こってるはずだよね。
原子核崩壊はミクロの世界で起こるけど、そのミクロの世界は観測をしなくても観測前(箱を開ける前)から決まってる!

と、シュレディンガーは主張しました。

他世界解釈

ここでSFでよくあるパラレルワールド(並列世界)の考え方もある。
猫が生きている未来と、死んでいる未来に分かれると!!

りりこ
これは証明がもっと難しく、現在の科学力では不可能だと思う
だから触れないでおく・・・・

結論


シュレディンガーの猫は架空の猫です。
量子論の矛盾点を指摘するためにわかりやすく猫を使った思考実験を行い、確率解釈論の問題点を指摘しました。

りりこ
箱を開けるまで結果がわからない猫の話ではなく
不可解な、重なり合っている状態を猫で表現したのです

このシュレディンガーの登場により、物質波の伝わり方を計算する方程式、シュレディンガー方程式が誕生。
波動力学と呼ばれ量子力学の大きな発展となりました。

シュレディンガー方程式とは
虚数記号、プランク定数、波動関数、ハミルトニアンなどで構成される難しい方程式です。
とても私では説明が出来ないので自分で調べてね。

ミクロの世界の延長にマクロの世界があります。
結局の所、量子論はわけがわからないと言ってしまえばそれまでなのですが、ミクロの世界はフィクションでもなく実在します。

身近な家電の電子レンジで言えば、マイクロ波が分子を振動させるため、分子摩擦によって加熱されてます。

水分子を激しく振動させて熱エネルギーを生んでいます。

今こうして、パソコンが使えたり、スマホなど便利な電化製品が普及しているのも量子の研究があったからです。


重なり合いの可能性

さて、シュレディンガーの猫の話で出た現実世界ではありえない「重なり合ってる状態」

コンピューターの世界は0と1で構成される二進数の世界です。
1010110101 1と0しかないです。
1と0が重なった状態のコンピューターが研究されている。
量子コンピューターです。

従来のコンピューターの1億倍の性能とも考えられており、SFのような話だけど、グーグルなどの大手企業も研究に参加しています。
※量子コンピューターはまだ実現されていません。

1か0のいずれか1つしか表現できないものが、1でもあり0でもある数字を作る事によって高速計算が可能になる。と言われてます。
量子計算です!

りりこ
わけがわからないで終わらせてしまうのは勿体ない
それが量子の世界!実に興味深いです

関連記事:もっとSFチックな仮説の話。