シュレーディンガーの猫を1分動画とブログで解説

シュレーディンガーの猫 自然科学
「シュレーディンガーの猫って何? 半死半生の猫は存在するの? そもそも観測するって何? 量子力学ってなんだか難しいな…

こういった疑問に物理学修士の筆者が答えます。
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結論

シュレーディンガーの猫はオーストリアの物理学者、エルヴィン・シュレーディンガーが考えた、思考実験です。シュレーディンガーの猫で「半死半生の猫」が存在していまうパラドックスは未だに解決されていません。詳細は本記事にて解説します。

本記事の内容

1.コペンハーゲン解釈

コペンハーゲン解釈

コペンハーゲン解釈はシュレーディンガーの猫を理解する上で、必須の知識です。
電子の位置は人間が観測するまで特定できません。つまり電子がどこにいるかはルーレットで決まるのです。私たちの日常で接するような大きなモノの場合、モノがどこにあるかルーレットで決まるなんてありえないと思います。しかし、量子論で扱うようなミクロな世界では常識では考えられない現象がたくさん起きます。

シュレーディンガーの猫を1分動画とブログで解説

電子は上の写真のように「複数の状態が共存した状態」を取ります。上の写真では電子が薄い色のところでは、電子の存在確率が低く、濃い色のところでは、電子の存在確率が高いです。つまりこのルーレットには、当たる確率が高いところと、低いところがあるという意味です。
そして、人間が測定器などで観測した途端、上の写真のように1つに収縮します。

アインシュタインはこのコペンハーゲン解釈を「神はサイコロ遊びをしない。」と批判しました。これは「量子論のコペンハーゲン解釈が正しいなら、全知全能の神でさえ、電子がどこに存在するかわからないことになる」と考えたからです。しかし、現在ではコペンハーゲン解釈が主流となっています。

2.シュレーディンガーの猫

シュレーディンガーの猫

上の写真のように、箱の中には猫、放射線検出器、毒ガス発生装置、2分の1の確率で放射線を出す放射性物質が入っています。
もし2分の1の確率で放射線がでると→放射線検出器が検知して→毒ガス発生装置から毒ガスが流れ→猫が死にます。
放射性物質は原子核の崩壊というミクロな現象でおきます。コペンハーゲン解釈では人間が観測するまで、原子核が「崩壊している状態」と「崩壊していない状態」が共存しているのです。「崩壊している状態」もあるということは、猫が死んでいる状態もあるということです。つまり箱の中の猫は生きている状態と死んでいる状態の「半死半生状態」なのです。
皆さんもご存じの通り、半死半生の猫は存在しないのですが、コペンハーゲン解釈を推し進めると、箱を開けて人間が観察するまでは死半生の猫は存在するという結論になるのです。
この思考実験のことを「シュレーディンガーの猫」といい、このパラドックスは未だに解決されていません。

3.観測とは

シュレーディンガーの猫の観測とは

観測するとは、ミクロな現象をマクロなモノに反映させることです。例えば、私たちは電子の位置など、ミクロな現象目でみることができません。そこで測定器の指針やデジタル表示など、人間の目で見れるマクロなモノで確認して、電子の位置を特定することができます。シュレーディンガーの猫では、原子核の崩壊が猫に反映された瞬間に、共存は収束しているという主張もあれば、箱を開けて人間の目で見て始めて観測されると主張する人もいます。

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コメント

  1. Akira より:

    TikTokでは、いつもお世話になっています
    シュレディンガーの猫の回もやってもらってありがとうございます

    このシュレディンガーの猫の話を初めて聞いてから
    ずっと疑問に思っているのですが
    量子が、観測するまで所在が特定されないと言う事は実験の結果を信じるとして

    猫の死までが量子に左右されると言うのは、どうしてなのでしょうね?
    猫が死んだ時(もう少し言えばガスが放出された時)が「観測」なのではないでしょうか?
    人間が確認する事が観測だとすると、このガス室の中に入っているのが猫ではなく、人間だった場合、意味合いが変わって来るのでしょうか?

    私は思うのですが、この考え方には幾分西洋人の思想的なものが入っているのではないでしょうか?
    以前こんな話を聞いた事があります「聞き手のいない森で木が倒れた時『音はしない』」と言う考え方です

    まあ、物理学の事をあまり知らないので、専門的な話はできないのですが
    直感的に量子の影響範囲を拡張しすぎじゃないかな〜と思っています。

    ともあれ、量子力学の分野は興味があるので、また何か動画にしてもらえればと楽しみにしてます

    • しびたん より:

      こちらこそいつも質問頂きありがとうございます。こちらも勉強になります。
      >猫が死んだ時(もう少し言えばガスが放出された時)が「観測」なのではないでしょうか?
      おっしゃる通り、猫の死んだときに観測するという人もいたり、検出器が検知したときに観測という人もいます。
      シュレーディンガーは箱を開けた時といいます。

      >人間が確認する事が観測だとすると、このガス室の中に入っているのが猫ではなく、人間だった場合、意味合いが変わって来るのでしょうか?
      シュレーディンガーの猫の意味合いとしては変わらないです。論点は原子核の崩壊が「ある」と「なし」の共存している場合、
      毒ガスが「流れる」と「流れない」が共存すること、さらにいうと猫が「死ぬ」と「生きる」が共存することなので、
      人間が中に入ってても根本的な論点は変わらないです。

      >この考え方には幾分西洋人の思想的なものが入っているのではないでしょうか?
      思想もあると思います。というのも、この問題はニーチェが神を否定してから50年もたっていないです。

      >直感的に量子の影響範囲を拡張しすぎじゃないかな〜と思っています。
      そう主張する人もいますが、難しいのがそれを数学的や論理的に説明するすべがないんですよね。

      また量子論で面白そうなネタができたら投稿しますね!
      いつもありがとうございます!

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