シュレーディンガ―の猫

質問

猫が生きている、あるいは死んでいる、と確定されるのはどの時点でしょうか？

回答No.30

cyototu

＃２９さんいろいろな情報ありがとう。

しかし、熱力学第二法則や波動関数の収縮で言う時間の向きの対称性の破れは、素粒子屋さんが言っている時間の対称性の破れとは全く違った物です。従ってこの問題をネーターの定理に関連付けることも出来ません。素粒子屋さんは非平衡熱力学や非平衡統計力学の近年の発展には疎いので、その発展以前の決定論的な基本法則（下記注）の枠組みの中での対称性の破れについて触れているだけです。殆どの素粒子屋さんは、この宇宙に複雑な構造が物理法則に矛盾することなく自発的に出現して来るかを説明している、散逸構造の理論や分岐の理論を勉強しておりません。そして、散逸構造の典型的な例が、我々生物です。

（注：量子力学は確率と言う言葉を使ってはいますが、量子力学の基本方程式は決定論的な偏微分方程式ですから、量子力学の基本法則も数学的には確率論的な法則ではなくて、決定論的な法則です。一方、熱力学第二法則は本質的に確率論的な法則です。）

小林・益川理論の小林さんの講演をテレビで見たことがありますが、彼の講演の最後の付け足しで、「熱力学に関連した時間の向きの対称性の破れは、素粒子で言っている基本的な対称性の破れとは全く違った、見掛け上の破れである」と言っておりました。その表現一つで、小林さんがご自分の専門分野以外の法則である熱力学第二法則に関連した時間の向きの対称性の破れに関して、今までに本気で考えたことがないか良く分かります。勿論、小林さんはご自分の専門分野に関しては超一流であることを否定しているのではありませんので、誤解なさらないで下さい。

小林さんが熱力学や統計力学を習った時代では、どんな教科書にも、熱力学第二法則はこの宇宙の基本法則ではなくて、我々人間の測定能力の不完全性故に物理現象を粗視化して見ざるを得ないために出てくる見掛け上の現象論的法則である、と書いてありました。宇宙その物に熱力学第二法則と言う法則が在るわけではなくて、我々の測定能力に限界があることが、エントロピーを増大させてしまい、あたかも時間には過去から未来へと一方方向だけに向かう時間の矢があるかの如く見えているのだと言う主張です。ランダウの教科書然り、ファインマンの教科書然りです。そして、これはボルツマンによって１９世紀後半に提唱された主張です。

しかし、現代の熱力学も統計力学もボルツマンの時代から飛躍的に進歩しております。そして、近代の非平衡熱力学の金字塔である散逸構造の理論は、平衡状態から十分離れた物理系では、単純な構造から始まって、次々と分岐を繰り返しながら、この宇宙が我々をも含めた高度に複雑な構造が自発的に現れて来ることが可能だと言うことを明らかにしております。そして、その自発的進化を可能にしている最も基本的な根拠が、熱力学第二法則によって表されている熱力学的な時間の向きの対称性の破れであることを、明らかにしております。もし、この熱力学第二法則が小林さんの理解しているように我々の測定能力の限界に基づいた単なる見掛け上の法則であるとすると、我々の存在も単なる見掛け上の存在であると言うことになってしまいますね。

要するに、殆どの素粒子屋さんは、ランダウなどの昔の教科書で勉強した熱力学第二法則だけを覚えていて、素粒子の自分のテーマに直接関係ない非平衡熱力学や非平衡統計力学のその後の発展を理解していない。従って、この問題を本気で考えたことがないと言うのが本当のところです。ですから、小林さんも含めて、熱力学第二法則が見掛け上の法則であると言っている方達は、実はこの宇宙に在る複雑な構造や、あるいは自分自身の存在が見掛け上の物であり、物理学の基本法則からきちっと考えてみると存在していないのだ、と言っていることになってしまっていることに気が付いていないのです。

散逸構造の理論でノーベル賞を受賞したイリヤ・プリゴジンは、

「我々の無知が時間の向きを生み出しているのではない。我々は時間の向きの父親ではなくて、時間の向きの息子なのだ。」

と言っておりました。

従って、我々が存在出来ることの根拠になっている熱力学的な時間の向きの対称性の破れの問題や、エントロピー増大を伴う波動関数の収縮の問題は、素粒子屋さんの言っている対称性の破れとは次元の違う物であり、この問題を素粒子屋さんが解くのは大変だと思います。

実は物理学をやり始めると直ぐに気が付くことなのですが、熱力学に対して次のように考えている方が一杯居ります。それは、熱力学は役に立つ実務的な現象論ではあるが、古典力学や量子力学や素粒子論や宇宙論のような、物理学の根幹にかかわる基本的な法則ではない、と言う見方です。私はそう言う人達に、
「あなた方が現象論であると蔑んでいる熱力学が、黒体輻射の分析を通して量子力学を見付け出して来たことをお忘れなく。当時の最も基本的法則と考えられていた古典力学の基本原理を幾ら分析し演繹しても、それで決して量子力学を見付けることが出来ないことをお忘れなく」
と言っております。