結局、「シュレーディンガーの猫」って…？

質問

素人の漠然とした疑問です。

現行物理学では、量子の性質とニュートン力学の整合性ってどうなってるんでしょうか？
量子は確率でしか把握できない→マクロ物質も量子で構成されているから同じく確率でしか把握できない。
でいいんでしょうか？
だとしたら、ニュートン力学がこれほど完成されているのはおかしくないでしょうか？

超弦理論やＭ理論なんかではこのあたり、どう説明されるのでしょうか？

的外れな質問ならごめんなさい。

回答No.2

sinobu_wednesday · ベストアンサー

ニュートン力学は非常に完成度の高い力学ですが、それがその高い精度を誇れるのは16世紀の科学で取り扱うことのできる系（プランク時間より十分に長い時間軸、プランク長さよりも十分に長い距離軸、など）のみであって、その範囲を超えて極限に近い系（時間、長さなど）ではニュートン力学と観測の間の誤差が生じてきます。つまり、そういった系については、誤差を埋めるための新しい理屈が必要になるということです。この新しい理屈が相対性理論や量子力学と呼ばれる新しい物理理論になります。

ここで問題になるのは、巨視的な系においてはニュートン力学は高い精度で正しい、ということです。例えばさいころを1個をこれから振ろうとするときに、その出る目は確率的にしか論じられません。取り得る将来の事象の平均値は3.5であることは事前に言えますが、その予言には何の意味もないということになります（シュレーディンガーの猫でいえば、箱を開けるまで猫は死んでいるか生きているかのどちらかであるという予言に意味がないのと同じ）。
しかし、さいころを1億個用意してこれから振ろうという場合、その平均値は高い精度で3.5だと予測できます。これは分散が極めて低いことを表していて、確率的にいえば全ての目が6である可能性もゼロではないにせよ、まず間違いなく平均値は3.5でしょう。これを断定する論理がニュートン力学であって、確率論的に（つまり分散がゼロではないことを織り込んで）断定を避ける論理が量子論だと呼んでも良いかもしれません。

実際には、さいころの数が非常に大きくなると、確率を無視して「平均値は3.5だ」と言ってしまっても間違いではなくなります。これが「ニュートン力学」の完成度であり、逆にさいころの数が小さくなると確率を無視することには意味がなくなるために量子論が要請される、という訳ですね。
どちらかが正しくてどちらかが間違っている、ということではなく、ある事象を説明するのに「より簡便に高い精度で解を導ける便利な数式はどれ？」という視点で考えた方が良いでしょう。確率論的には、巨視的な系では分散が限りなく低くなるため、確率的に物を考えても煩雑になるばかりで意味がないために、ニュートン力学は正しい、と言えるということになります。

補足

回答ありがとうございます。

実践的な科学としてはわかりますが、やはり疑問が残ります。
「量子は確率的な形態で存在する」というのは、従来の確率とは概念がちょっと違ってて、「確率でしかわからない」のではなく、「確率でしか記述しようがない」んですよね？つまり、複数の状態が重なった存在だ、と。
で、マクロ的な物体であるネコはそういうことが考えにくいからこそ「シュレーディンガーの猫」というパラドックスに意味があるのではないのでしょうか。

つまり、無数の量子がマクロ事象を作っている状況なら、仰るとおりの解釈はできると思うのですが、シュレーディンガーの猫の場合は、１つの量子がマクロ事象の状態に直結しているから厄介なわけですよね？
これをどう解釈すればいいのでしょうか。

回答No.3

solla

超弦理論やＭ理論の前に「対応原理」や「Ehrenfestの定理」を調べてみてください。
量子力学の入門書にも載っています。

お礼

アドバイスをありがとうございます。
たしかに、有効なサイトが発見でき、ちょっとクリアになった感じです。

回答No.1

pyon1956

巨視的物体がニュートン力学からはずれて運動する確率はものすごく小さい、ということではないかしらん。個々の粒子が確率でしか把握できない運動をするとしても、巨視的物体は十分に大きな数の粒子から成るため、全体として把握できる、ということでしょう。
確率で把握できるというのは結局全体像はわかるが、小さな部分は確率的だといっているだけですから。

補足

回答、ありがとうございます。
仰ってることはわかります。しかし…。
NO.2さんへの補足もご覧いただけますか？