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不確定性原理がわかりません。
uratsujiの回答
- uratsuji
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どうも、僕は某大学理学部で物理を専攻している４回生です。だから多分、一般向けの科学読本でしか物理を知らない人よりは、よく分かっているつもりです。 まず用語の定義を書いておきましょう。物質の位置は、存在確率の密度によってあらわされます。この確率密度は、位置の関数になっています。つまり、物質の位置を観測したとき、空間のある点で、その点を含む単位体積の中に粒子を見出す確率のことです。これでは訳わかめかもしれませんが、この後の文章を読むとわかるようになると思います。長いですがお読みくだされば幸いです。 ミクロな体系の理論を作ろうとするとき、位置が確定しているとして話を進めると、矛盾が生じてしまって、整合性のある理論が作れないんだと思います。その難点を解決するのが確率密度という概念だったんでしょう。 多分はじめはこれを思いついた当人でさえも、なかなか納得がいかなかっただろうと思います。 （余談ですが、ディラックがはじめて陽電子の概念を思いついたときのことです。彼よりはるかに下っ端の、研究室の新米から、「でもそれは馬鹿げてますよ」と言われたとき、ディラックは立ち上がってドアの外に行き、誰か聞いている人がいないか確かめた後、ドアを閉めてその人に向かって「たしかに」と言ったそうです。初めて何か新しいことを思いついて、自信満々という人はあんまりいません。） でもそう考えないと、まともな理論が成立しないのですから、しかたありません。（たとえば、確率的に考えないと、ほかの解答にも書かれてあったスリットを使った実験などが説明できない。） また、たとえば縦軸を存在確率、横軸を位置としてグラフを書くと、ある点においては存在確率が高く、またある点においては低く、そのような密度のグラデーションがちょうど雲の様子と似ています。 確率密度はたいていの場合、全空間で、ゼロでない値をとります。 つまり物質は粒子として１点に存在するのではなく、あらゆる場所に同時に行き渡っていると解釈しなければならない。（ぼくが今まで、物質と粒子と言う言葉を使い分けているのは理由があります。）しかし観測すると、確実にどこかで１個だけ電子を検出します。これを「状態の収縮」と言う人もいます。このことは、量子力学の根本的な仮定です。つまり、証明できません。では何でそんなことを仮定するかというと、前述のように、そう考えないと、実験事実をきちんと説明できる理論が作れないからです。 また、「さいころを振る」とは、「確率事象である」ということの比喩であり、 ここでの「神」とは、自然現象の法則を定める存在、あるいはその法則そのものと見ていいと思います。 できれば御返答をお願いします。そうじゃないと、読んでくれたんだかどうか不安です。
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