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物理学

2010-02-08T12:25:28Z

Ryon: /* 概論 */

{{物理学}}
'''物理学'''（ぶつりがく、'''Physics'''）は、[[自然科学]]の一分野である。自然界に見られる現象には、人間の恣意的な解釈に依らない普遍的な法則があると考え、自然界の現象とその性質を、物質とその間に働く相互作用によって理解すること（力学的理解）、および物質をより基本的な要素に還元して理解すること（原子論的理解）を目的とする。[[化学]]、[[生物学]]、[[地学]]などほかの自然科学に比べ[[数学]]との親和性が非常に強い。

古代ギリシアの自然学にその源があり、"physics"という言葉も、元々は自然についての一般的な知識の追求を意味しており、天体現象から生物現象までを含む幅広い概念だった。現在の、物理現象のみを追求する"physics"として自然哲学から独立した意味を持つようになったのは[[19世紀]]からである。

物理学の古典的な研究分野は、[[物体]]の[[力学|運動]]、[[光]]と[[色|色彩]]、[[音|音響]]、[[電気]]と[[磁気]]、[[熱]]、[[波動]]、[[天体]]の諸現象（[[物理現象]]）である。

== 概論 ==
古典的な物理学では、物理現象が発生する[[空間]]と[[時間]]は、物理現象そのものとは別々のものと考えられてきたが、[[重力]]の理論（[[一般相対性理論]]）によって、物質の存在が空間と時間に影響を与えること、物質とエネルギーが等価であることが解明されたことから、[[現代物理学]]では、物理現象に時間と空間、物質と[[エネルギー]]を含める。

物理学では物理現象を微視的な視点と巨視的な視点とから研究する。

微視的な視点の代表的なものは[[素粒子物理学]]で、自然界に存在するさまざまな[[物質]]が[[分子]]や[[原子]]、[[電子]]といった種類の限られた基本要素の組み合わせによって構成されていることを突き止めてきた。素粒子物理学は[[核子]]よりさらに基本的な要素である[[クォーク]]が存在することを解明し、さらにもっと基本的な要素である[[弦理論|ストリング]]などが研究されている。また、こうした物質要素の間に働く力が、[[重力]]、[[電磁気力]]、[[弱い相互作用|弱い力]]、[[強い相互作用|強い力]](又は核力)の[[基本相互作用|4種類の力]]に還元できることも明らかにされてきた。現在知られている相互作用は以上の4つのみである。

巨視的な視点からは、[[液体]]や[[気体]]、[[熱エネルギー]]、[[エントロピー]]、[[波動|波]]といった巨視的な物理現象が研究される。こうした巨視的現象も原理的には無数の粒子の微視的現象の積み重ねの結果であると考えられているが、構成粒子数が極端に多いためすべての素過程を記述して、そこから巨視的な現象を導くことは事実上不可能である。一方、こうした巨視的現象には構成粒子の従う法則とは関係なく、物質の巨視的な振る舞いを支配する別個の法則が存在するように見える（[[スケーリング_(物理学)|スケーリング_(物理学)]]）。例えば、[[水]]や[[雲]]、[[蜂蜜]]といった液体は、原子レベルにさかのぼらなくても液体として同じ法則に従って振る舞い、それらの物質的な特性の違いは[[粘度|粘性]]のような巨視的なパラメータとして表される。

[[熱力学]]や[[流体力学]]はそうした巨視的現象の法則からなる独立した物理学上の理論体系である。ここで注意しなければならないのは熱力学や流体力学はそれらの適用範囲においては、他の理論から完全に閉じた理論体系として存在していて、微視的現象を記述する量子力学の下位理論ではないことである。

現代の物理学は巨視的な現象を構成する実在の物質は究極的にはすべて微視的な素粒子から構成されると考えるので、巨視的現象の理論と微視的現象を記述する量子力学とのをつなぐ理論や現象も物理学の重要な研究テーマのひとつである。一般的にこの分野では統計物理学と呼ばれる強力な手法が使われる。[[ルートヴィッヒ・ボルツマン]]らによって開発されたこの手法は構成粒子の振る舞いを統計的に処理することによって巨視的現象と結びつけるものである。[[量子力学]]的な確率は[[カオス理論]]がもたらす古典的確率（決定論的法則に従うにもかかわらず長期的予想が困難となる現象）とは性質が違っているとされ、量子力学を出発点として統計物理学を構築する試みは、いまだ完成したとは言えない。
[[Image:Physics Book.jpg|thumb|right|250px|物理学にとって[[数学]]は欠くことのできない道具である。自然現象を[[数式]]によって定量的に記述していくことは、物理学における基本的なスタンスのひとつであり、どんな教科書にも[[方程式]]が、特に[[微分方程式]]が、よく登場する。この写真は物理学の教科書の一例で、熱・統計力学に関する本。]]
物理学では、[[理論]]やモデルを[[数式]]として表現することが多い。これは、[[自然言語]]で記述するとどうしても厳密さに欠け、定量的な評価や複雑な推論をすることが難しいためである。[[数学]]は非常に強力な記号操作体系であるため、推論を一連の計算として実行することが可能なことと、複雑なモデルを正確・簡潔に表現することに適している。このように言語としての数学は、物理学を記述するのに適した特性を備えているが、学問としての物理学と数学は扱う対象も方法論も異なる。

物理学の研究において最も重要なステップのひとつは、物理法則を数式に表現する前の段階、観測された事実の中から記述すべき基本的な要素を抽出する行為である。[[電磁気学]]に貢献した[[マイケル・ファラデー]]が正規の教育を受けなかったため、数学的知識がなかったにもかかわらず、さまざまな発見を成し遂げたことや、[[ノーベル賞]]を受賞した[[リチャード・P・ファインマン]]が[[ヘリウム|液体ヘリウム]]について論じた論文や[[ジョージ・ガモフ]]が初めて[[ビッグバン]]理論を提唱した論文には数式が出てこないことは、自然界の中に記述すべき対象を見つけ出す営みが物理学において重要なステップであるということを示している。

物理学の歴史は一見異なって見える現象を、同一の法則の異なる側面であるとして、統一的に説明していく歴史でもあった。

古くは、地上付近での物体の落下と[[月]]の運動を同じ[[万有引力]]によるものとした[[アイザック・ニュートン|ニュートン]]の重力の理論は、それまであった[[ケプラーの法則]]やガリレイの法則が万有引力の別の側面であることを示した。[[ジェームズ・クラーク・マクスウェル|マクスウェル]]は、それまで[[アンドレ＝マリ・アンペール|アンペール]]や[[マイケル・ファラデー|ファラデー]]らが個別に発見していた電気と磁気の法則が、電磁気という一つの法則にまとめられることを導き、電磁波の存在を理論的に予言し、光が電磁波の一種であることを示した。

20世紀にはいると[[アルベルト・アインシュタイン|アインシュタイン]]が相対性理論によって、時間と空間に関する認識を一変させた。彼はさらに重力と電磁気力に関する統一場理論の研究に取り組んだが実現しなかった。しかし、その後も統一場理論に関する研究は他の研究者たちによって続けられ、新しく発見された[[核力]]も含めて統一しようとする努力が続けられた。1967年頃[[電磁気力]]と[[弱い相互作用|弱い力]]に関する統一場理論([[ワインバーグ・サラム理論]])が提唱され、後の実験的な検証により理論の正当性が確立した。この理論により、電磁気力と弱い力は同じ力の異なる側面として説明されることになった。

自然界に存在する[[重力]]、[[電磁気力]]、[[強い相互作用|強い力]]、[[弱い相互作用|弱い力]]の4つの相互作用のうち、上記の電弱統一理論を超えて、電磁気力、強い力、弱い力に関する統一場理論である[[大統一理論]]、重力、電磁気力、強い力、弱い力の4つの相互作用全てに関する統一場理論(例えば、[[超弦理論]]が候補)が研究されているが、実験的に検証されておらず、現在においても確立には至っていない。(しばしば、上記の4つの相互作用に関する統一場理論は、既存の物理現象がその理論一つを基礎として理解できると考えられるため、[[万物の理論]]と呼ばれることがある。)

物理学はほかの[[自然科学]]と密接に関係している。物理学で得られた知見が非常に強力なために他の自然科学の分野の問題の解決に寄与することも多く、生物学、医学など他の分野との連携も進んでいる。

特に[[化学]]とは分子科学と[[分子]]がバルク中で形成する化学化合物の科学と関係深い。化学反応は理論的には、量子力学、[[熱力学]]、[[電磁気学]]などの多くの物理分野に基づいて記述されうる。実際に量子力学に基づいて化学反応の原理を解き明かす量子化学という分野が存在する。

[[生物学]]においても、[[生物]]の骨格や筋肉を力学的に考察したり、遺伝子レベルでの解析や進化の物理的考察を行う[[分子生物学]]がある。

[[地球科学]]においても[[地球]]を物理的な手法を用いて研究する[[地球物理学]]があり、[[地震学]]・[[気象学]]・[[海洋物理学]]・[[地球電磁気学]]等は地球物理学の代表的な分野であるといえる。

今日の物理学は自然科学のみならず[[人文科学]]・[[社会科学]]とも密接に関係している。人文科学においては[[哲学]]との学際領域に[[自然哲学]]があり、自然哲学から今日の哲学と自然科学が分離したという見方もある。また、[[心理学]]も[[精神物理学]]を通じて物理学と密接に関係しているといえる。

社会科学においては[[中学校]]・[[高等学校]]における教科としての物理は[[教育学]]と密接に関係しており、[[経済]]現象を物理的に解明する[[経済物理学]]は[[経済学]]との学際的分野であるといえる。

以下に主要な物理分野と物理概念を示す。それに続いて物理とその分野の簡単な歴史を述べる。

総合的なものとして、[[物理学用語一覧]]を参照。

==主要な物理分野==

===学問体系===
*[[力学]]--[[解析力学]]--[[古典力学]]--[[量子力学]]--[[相対論的量子力学]]--[[場の量子論]]
*[[熱力学]]--[[統計力学]]--[[量子統計力学]]--[[非平衡統計力学]]
*[[連続体力学]]--[[流体力学]]
*[[電磁気学]]--[[光学]]--[[特殊相対論]]--[[一般相対論]]

===研究方法===
*[[理論物理学]]
*[[実験物理学]]
*[[数理物理学]]
*[[計算物理学]]

===専門分野===
*[[素粒子物理学]]（[[高エネルギー物理学]]）
*[[原子核物理学]]（[[核物理学]]）--[[核構造物理学]]--[[核反応]]論--[[ハドロン]]物理学
*[[天文学]]--[[天体物理学]]--[[宇宙物理学]]--[[宇宙論]]
*[[原子物理学]]--[[分子物理学]]--[[高分子物理学]]
*[[物性物理学]]（[[凝縮系物理学]])--[[固体物理学]]--[[磁性物理学]]--[[金属物理学]]--[[半導体物理学]]--[[低温物理学]]--[[表面物理学]]--[[非線形物理学]]--[[流体力学]]--[[物性基礎論]]--[[統計物理学]]--[[数理物理学]]）
*[[プラズマ物理学]]--[[電磁流体力学]]
*[[音響学]]

===関連分野・境界領域===
*[[数学]]--[[物理数学]]--（[[数理物理学]]）
*[[化学]]--[[物理化学]]--[[量子化学]]
*[[生物学]]--[[生物物理学]]--[[分子生物学]]
*[[工学]]--[[応用物理学]]
*[[地球科学]]--[[地球物理学]]（[[地球電磁気学]]--[[地震学]]--[[海洋物理学]]--[[気象学]]）
*[[情報学]]・[[情報工学]]--（[[計算物理学]]）
　注：現在「情報」そのものを物理学に準じて解釈した学問は無い。しかし[[量子干渉]]の分野などでその必要性が高まっている。
*[[医学]]--[[医療物理学]]--[[放射線物理学]]
*[[哲学]]--[[自然哲学]]
*[[心理学]]--[[精神物理学]]
*[[教育学]]--教科としての物理(PSSC:Physical Science Study Committee)
*[[経済学]]--[[経済物理学]]
*[[量子デバイス]]・[[量子コンピュータ]]・[[量子通信]]・[[量子暗号]]

===手法===
*[[科学的研究法]]--[[測定]]--[[計測機器]]--[[次元解析]]--[[統計学]]--[[計算物理学]]--[[近似法]]--[[摂動論]]--[[調和振動子]]

==物理の基礎概念==
*[[物質]]--[[反物質]]
*[[力]]--[[相互作用]]
*[[時間]]--[[空間]]--[[次元]]--[[時空]]--([[量子重力]])
*[[対称性]]--[[保存則]]--([[量子異常]]--[[自発的対称性の破れ]])
*[[光]]--[[波]]--[[磁気]]--[[電気]]--[[電磁波]]
*[[量子]]--[[波動関数]]--[[量子絡み合い]]--[[観測問題]]
*[[ボース粒子]]--[[フェルミ粒子]]--[[超対称性]]
*[[場の量子論]]--[[標準模型]]

===物理量===
*[[質量]]--[[エネルギー]]--[[温度]]
*[[位置]]--[[変位]]--[[長さ]]
*[[速度]]--[[運動量]]--[[角運動量]]--[[スピン角運動量|スピン]]
*[[力]]--[[モーメント]]--[[トルク]]
*[[エントロピー]]--[[物理情報]]

===基本的な4つの力===
*[[重力相互作用]]（[[万有引力]]）--[[電磁相互作用]]--[[弱い相互作用]]--[[強い相互作用]]

===物質の構成要素===
*[[分子]]--[[原子]]--[[核子]]
*[[素粒子]]--[[光子]]--[[ウィークボソン]]--[[グルーオン]]--[[重力子]]--[[電子]]--[[ミューオン]]--[[タウ粒子]]--[[ニュートリノ]]--[[クォーク]]--[[メソン]]--[[バリオン]]--[[超対称性粒子]]--[[アキシオン]]--[[モノポール]]
*[[弦]]
*[[ダークマター]]

==図表==
*[[物理学用語一覧]] -- [[物理法則一覧]] -- [[物理定数]]
*[[国際単位系|SI基本単位]] -- [[SI組立単位]] -- [[国際単位系|SI接頭辞]] -- [[物理単位一覧|単位一覧]] -- [[単位換算]]
*[[物理学者一覧]]--[[ノーベル物理学賞]]
*[[原子核崩壊図]]--[[分光学データ]]

==物理学の概略史==
===自然哲学===
古代から人々は物質の振る舞いを理解しようと努めていた。なぜ支持しない物は地面におちるのか？なぜ異なった物質は異なった性質を持つのか？など。[[宇宙]]の特徴はまた神秘であった。[[地球]]の成り立ちや[[太陽]]や[[月]]といった天体の動き。いくつかの理論が提唱されたが、そのほとんどは間違っていた。それらの理論は[[哲学]]の言葉でおおむね述べられており、系統だった試行的な試験によって変えられることはなかった。例外として、たとえば、[[古代ギリシア]]の思想家[[アルキメデス]]は力学と静水学に関して多くの正確で定量的な説明をした。

===近代科学===
[[16世紀]]後半に、[[ガリレオ・ガリレイ|ガリレイ]]は物理理論を立証するために実験を用いた。実験は[[科学的研究法]]における重要な概念である。ガリレイは力学に関するいくつかの結果を定式化し、成功裏に試験した。とくに、[[慣性]]の法則について。[[1687年]]に[[アイザック・ニュートン|ニュートン]]は[[自然哲学の数学的諸原理|プリンキピア]]を出版した。それは二つの包括的かつ成功した理論を詳述していた。その一つ、[[ニュートンの運動方程式]]は[[古典力学]]の起こりとなった。もう一つ、[[万有引力の法則]]は基本的な力である万有引力を記述する。両理論は実験と良く一致した。[[ジョゼフ＝ルイ・ラグランジュ|ラグランジュ]]、[[ウィリアム・ローワン・ハミルトン|ハミルトン]]らは古典力学を徹底的に拡張し、新しい定式化、原理、結果を導いた。重力の法則によって宇宙物理学の分野が起こされた。宇宙物理学は物理理論をもちいて天体現象を記述する。

[[18世紀]]から、[[ロバート・ボイル|ボイル]]、[[トマス・ヤング|ヤング]]ら大勢の学者によって熱力学が発展した。[[1733年]]に、[[ダニエル・ベルヌーイ|ベルヌーイ]]が熱力学的な結果を導くために古典力学とともに統計論を用いた。これが[[統計力学]]の起こりである。[[1798年]]に、[[ウィリアム・トムソン|トムソン]]は力学的仕事が熱に変換されることを示した。[[1847年]]に、[[ジェームズ・プレスコット・ジュール|ジュール]]は力学的エネルギーを含めた熱についてのエネルギーの保存則を提示した。

===電磁気学の発達===
電気と磁気の挙動は[[マイケル・ファラデー|ファラデー]]、[[ゲオルク・オーム|オーム]]、他によって研究された。[[1855年]]に[[ジェームズ・クラーク・マクスウェル|マクスウェル]]は[[マクスウェル方程式]]で記述される電磁気学という単一理論で二つの現象を統一的に説明した。この理論によって光は電磁波であると予言された。

[[1895年]]に、[[ヴィルヘルム・レントゲン|レントゲン]]は[[X線]]を発見し、それが高い周波数の電磁波であることを明らかにした。[[放射能]]は[[アンリ・ベクレル|ベクレル]]によって[[1896年]]に発見された。さらに、[[ピエール・キュリー]]と[[マリ・キュリー]]ほかによって研究された。これが核物理学の起こりとなった。

[[1897年]]に、[[ジョセフ・ジョン・トムソン|トムソン]]は回路の中の電流を運ぶ素粒子である[[電子]]を見つけた。[[1904年]]に、[[原子]]の最初のモデルを提案した。それは[[プラムプリン模型]]として知られている（原子の存在は[[1808年]]に[[ジョン・ドルトン|ドルトン]]が提案していた）。

===現代物理学===
[[1905年]]に、[[アルベルト・アインシュタイン|アインシュタイン]]は特殊相対性理論を定式化した。その中では時間と空間は時空という一つの実体に統一される。相対性理論は古典力学とは異なる[[慣性座標系]]間の変換を定める。それ故、古典力学の置き換えとなる[[相対論的力学]]を構築する必要があった。低(相対)速度領域においては二つの理論は一致する。[[1915年]]に、アインシュタインは特殊相対性理論を拡張し、一般相対性理論で重力を説明した。それはニュートンの万有引力の法則を置き換えるもので、低質量かつ低エネルギーの領域では二つの理論は一致する。

[[1911年]]に、[[アーネスト・ラザフォード|ラザフォード]]は[[ラザフォード散乱|散乱実験]]から陽子と呼ばれる正の電荷の構成物質でぎっしりと詰まった[[原子核]]の存在を推定した。中性の核構成物質である中性子は[[1932年]]に[[ジェームズ・チャドウィック|チャドウィック]]によって発見された。

[[1900年代]]初頭に、[[マックス・プランク|プランク]]、アインシュタイン、[[ニールス・ボーア|ボーア]]たちは[[量子論]]を発展させ、離散的なエネルギー準位の導入によってさまざまな特異な実験結果を説明した。[[1925年]]に[[ヴェルナー・ハイゼンベルク|ハイゼンベルク]]らが、そして[[1926年]]に[[エルヴィン・シュレーディンガー|シュレーディンガー]]と[[ポール・ディラック|ディラック]]が量子力学を定式化し、それによって[[前期量子論]]は解釈された。量子力学において物理測定の結果は本質的に確率的である。つまり、理論はそれらの確率の計算法を与える。量子力学は小さな長さの尺度での物質の振る舞いをうまく記述する。

また、量子力学は[[凝縮系物理学]]の理論的な道具を提供した。凝縮系物理学では[[誘電体]]、[[半導体]]、[[金属]]、[[超伝導]]、[[超流動]]、[[磁性体]]、といった現象、物質群を含む[[固体]]と[[液体]]の物理的振る舞いを研究する。凝縮系物理学の先駆者である[[フェリクス・ブロッホ|ブロッホ]]は結晶構造中の電子の振る舞いの量子力学的記述を[[1928年]]に生み出した。

第二次世界大戦の間、核爆弾を作るという目的のために、研究は核物理の各方面に向けられた。ハイゼンベルクが率いたドイツの努力は実らなかったが、連合国のマンハッタン計画は成功を収めた。アメリカでは、[[エンリコ・フェルミ|フェルミ]]が率いたチームが1942年に最初の人工的な[[核連鎖反応]]を達成し、[[1945年]]にアメリカ合衆国ニューメキシコ州のアラモゴードで世界初の[[核爆弾]]が爆発した。

場の量子論は、特殊相対性理論と整合するように量子力学を拡張するために定式化された。それは、[[リチャード・P・ファインマン|ファインマン]]、[[朝永振一郎|朝永]]、[[ジュリアン・セイモア・シュウインガー|シュウインガー]]、[[フリーマン・ダイソン|ダイソン]]らの仕事によって1940年代後半に現代的な形に至った。彼らは電磁相互作用を記述する[[量子電磁力学]]の理論を定式化した。

場の量子論は[[基本相互作用|基本的な力]]と素粒子を研究する現代の素粒子物理学の枠組みを提供した。1954年に[[楊振寧|ヤン]]と[[ミルズ]]は[[ゲージ理論]]という分野を発展させた。それは[[標準模型]]の枠組みを提供した。1970年代に完成した標準模型は今日観測される素粒子のほとんどすべてをうまく記述する。

場の量子論の方法は、多粒子系を扱う統計物理学にも応用されている。[[松原武生]]は場の量子論で用いられるグリーン関数を、統計物理学において初めて使用した。このグリーン関数の方法は[[ロシア]]の[[アレクセイ・アブリコソフ|アブリコソフ]]らにより発展され、固体中の電子の磁性や超伝導の研究に用いられた。

== 今後の方向性 ==
[[2003年]]時点において、物理学の多くの分野で研究が進展している。

[[スーパーカミオカンデ]]の実験から[[ニュートリノ]]の質量が0でないことが判明した。この事をやはり質量欠損は間違いだったとする物理学者も多い。ただ、そうだとする物理学は極めて難解な理論が多く関係者を困惑させている。質量のあるニュートリノの物理は現在理論と実験が影響しあい活発に研究されている領域である。今後数年で[[加速器|粒子加速器]]による[[TeV]]（テラ電子ボルト）領域のエネルギー尺度の探査はさらに活発になるであろう。実験物理学者はそこで[[ヒッグス粒子]]や[[超対称性粒子]]の証拠を見つけられるのではないかと期待している。

量子力学と一般相対性理論を[[量子重力]]の単一理論に統合するという半世紀以上におよぶ試みはまだ結実していない。現在の有望な候補は[[M理論]]と[[ループ量子重力理論]]である。

宇宙物理学の分野でも1990年代から2000年代にかけて大きな進展が見られた。特に1990年代以降、大口径[[望遠鏡]]や[[ハッブル宇宙望遠鏡]]・[[COBE]]・[[WMAP]] などの宇宙探査機によって格段に精度の良い観測データが大量に得られるようになり、[[宇宙論]]の分野でも定量的で精密な議論が可能になった。[[ビッグバン]]理論及び[[宇宙のインフレーション|インフレーションモデル]]に基づく現代のΛ-CDM宇宙モデルはこれらの観測とよく合致しているが、反面、[[暗黒物質|ダークマター]]の正体や宇宙の加速膨張を引き起こしていると考えられる[[ダークエネルギー]]の存在など、依然として謎となっている問題も残されている。これ以外に、[[ガンマ線バースト]]や[[超高エネルギー宇宙線]]の起源なども未解決であり、これらを解明するための様々な宇宙探査プロジェクトが進行している。これと平行に恒常性宇宙論に基づくデータも集められ、正しさも証明されつつある。宇宙論は以前謎のままだとも言える。

[[凝縮物質の物理]]において、[[高温超伝導]]の理論的説明は、未解明の問題として残されている。[[量子ドット]]など単一の電子・光子を用いたデバイス技術の発展により、量子力学の基礎について実験的検証が可能になってきており、さらには[[スピントロニクス]]や[[量子コンピュータ]]などへの応用展開が期待される。


== 関連項目 ==
{{Sisterlinks
|wikibooks=物理学
|wikiquote=物理学
|wiktionary=Category:物理学
|commons=Category:Physics
}}
*[[Portal:物理学|ウィキポータル物理学]]
*[[Wikipedia:ウィキプロジェクト物理学|ウィキプロジェクト物理学]]
*[[物理学者]]
*[[物理学の未解決問題]]
*[[高校物理]]
*[[数学]]
*[[化学]]
*[[工学]]

==参考文献==
*広重徹 ; <cite>物理学史 I, II</cite> ; 培風館 ; (1968).

[[Category:物理学|*]]
[[Category:自然科学|ふつりかく]]
[[Category:科学史|ふつりかく]]



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[[zh-classical:物理]]
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[[zh-yue:物理]]

シュレーディンガーの猫

2010-02-06T14:09:19Z

Ryon: /* 問題点 */

'''シュレーディンガーの猫'''（シュレーディンガーのねこ）とは、[[物理学者]]の[[エルヴィン・シュレーディンガー]]が提唱した[[思考実験]]である<ref name="Spaper">E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>。
この思考実験は、[[観測問題]]を示すパラドックスである。
== 思考実験の内容 ==
まず、外部との干渉が起きない頑丈な箱を用意し、その中に[[猫]]を入れる。他に、箱の中には、放射性物質と放射線粒子の検出器に連動した毒ガスの発生装置を入れておく。
ここで、箱の中にある放射性物質がラジウムが[[アルファ粒子]]を放出すると、それを粒子検出器が感知し、毒ガス発生装置を起動して、猫を死に至らしめる。
しかし、アルファ粒子が放出されなければ、粒子検出器が粒子を感知せず、毒ガス発生装置が起動しないので、猫は死なない。

この実験において、アルファ粒子発生の有無は、量子力学的な確率で決まるとされる。
仮にアルファ粒子が出る確率が50%となるような時間だけ猫を箱に閉じ込めたとして、その後、蓋を開けたとき、猫の生死はどうなっているだろうか。
これは、アルファ粒子を放出するかどうかという量子力学的な現象を、猫の生死に反映させる思考実験である。
== 歴史 ==
1932年、[[ジョン・フォン・ノイマン]]は、今日の量子力学の数学的理論の元になる書籍を発行した<ref>『量子力学の数学的基礎』井上健・広重徹・恒藤敏彦訳、みすず書房、1957年。</ref>。フォン・ノイマンは、この中で、[[隠れた変数理論]]が実現しないことを証明したとされる。
これに反発したアルベルト・アインシュタインらは俗にERP論文と呼ばれる論文を発表し<ref>Einstein, A., Podolsky, B. and Rosen, N. (1935) [http://prola.aps.org/abstract/PR/v47/i10/p777_1 Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?], ''Phys. Rev.'' '''47''', 777-780</ref>、[[エルヴィン・シュレーディンガー]]は[[シュレーディンガーの猫]]と呼ばれる思考実験を発表した<ref>E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>。しかし、これらの論文では、フォン・ノイマンの数学的証明を覆すには至らなかった。
== 問題点 ==
[[画像:Double_cat.png|right]]
フォン・ノイマンの数学的理論では、隠れた変数理論は成り立たず（後に、[[デヴィッド・ボーム]]がノイマンの証明を覆す）、[[可観測量]]を決定するためには観測行為が必要となる（射影仮説）<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>。
よって、観測前にはアルファ粒子の放出の有無は確定していないことになる。
それでは、アルファ粒子の放出の有無を確定せしめる「観測」は何時の段階で行なわれるのか。
当時の物理学の知見では、何が「観測」となるのか、明確に定義することは出来ない。
この思考実験の過程における各種現象は、量子力学的には全て対等であり、特別扱いする根拠のある現象は１つもない。
よって、いずれかの現象が状態を確定させるとすると、全ての現象が状態を確定させることになり、量子は波動性を持ち得ない。
清水明は「この世界の全てが量子論のユニタリー時間発展に従うと考える」と「どちらか定まらないものから,どちらか一方だけを選び取る」のに必要な「常に定まった値をとるダイナミックスに従うもの」がなくなる<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>として、状態を確定させる要因がないことを説明している。
しかし、いずれの現象でも状態が確定しないとすると、量子の粒子性と合致しない（右図は[[二重スリット実験]]の例）。
このように、可観測量がどのような過程において決定されるか分からず、「観測」が何を示すのか定義できないことを[[観測問題]]と呼ぶ。

== 様々な解釈 ==
=== コペンハーゲン解釈 ===
[[コペンハーゲン解釈]]で採用される[[射影仮説]]では、観測問題に全く踏み込んでいない。
コペンハーゲン解釈では、実験結果を重視し背後にある実在は考えないものとしているので、観測問題の解決策は示さない。
=== 人間原理 ===
人間原理的立場を取り、観測者の意識が状態を確定させると解釈する人もいるが、物理学者の中では少数派である。
=== 隠れた変数理論 ===
隠れた変数理論では、アルファ粒子の発生の有無が最初から確定しているので、猫の生死も確定している。
しかし、現在は、コッヘン・シュペッカーの定理<ref>S.Kochen and E.P. Specker, "The problem of hidden variables in quantum mechanics", ''Journal of Mathematics and Mechanics'' '''17''', 59-87 (1967).</ref>によって隠れた変数理論は否定されている。
=== GRW ===
GRWでは、システム全体の粒子の数が[[波動関数]]の収縮速度を決めるため、ミクロ系だけでは収縮が殆ど進まないのに対して、マクロ系と相互作用すると瞬時に収縮が起きる<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.255-256</ref>。シュレーディンガーの猫では、検出器や発生装置や青酸ガス等との相互作用により、波動関数が瞬時に収縮し、猫の生死の重ねあわせは生じない。
=== 量子デコヒーレンス理論 ===
[[量子デコヒーレンス理論]]では、相互作用を及ぼす相手の大きさによって波動関数の収縮速度が変化する<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.131-138,167,168</ref>。
観測問題を解決できる理由はGRWとほぼ同じ。
=== エヴェレット解釈 ===
エヴェレット解釈では、猫は何時まで経っても生死の重ねあわせ状態である。
ただし、観測者と猫が量子もつれになることで、生きた（死んだ）猫の観測者と生きた（死んだ）猫が一対一で対応するよう、観測者視点における猫の生死が確定するとする。
しかし、実験結果と整合させるために必須<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>の射影仮説がないため、厳しく批判されている<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/handai2009.pdf 清水明"Modern Theory of Quantum Measurement and its Applications"]</ref>。

=== 多世界解釈 ===
[[多世界解釈]]では、量子デコヒーレンス理論を採用することで観測問題の解決を図っている。
尚、量子デコヒーレンス理論は、多世界解釈特有の理論ではない。

== 参考文献 ==
<references/>
== 関連項目 ==
* [[量子力学]]
* [[観測問題]]
* [[隠れた変数理論]]
* [[コペンハーゲン解釈]]
* [[多世界解釈]]
* [[重ね合わせ]]
* [[量子デコヒーレンス]]

[[Category:量子力学|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:パラドックス|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:思考実験|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:架空のネコ|しゆれていんかあのねこ]]

コペンハーゲン解釈

2010-02-06T13:56:38Z

Ryon: /* 補足 */

'''コペンハーゲン解釈'''（コペンハーゲンかいしゃく）は、[[量子力学]]の[[解釈]]の一つである。
余計な仮定を含まず、実験結果のみを受け入れ、フォン・ノイマンの[[射影仮説]]を素直にそのまま適用する。
現代の量子力学の主流解釈であるとされている。
== コペンハーゲン解釈の特徴 ==
一口にコペンハーゲン解釈と言っても、実は、様々な解釈の集合体であり、明確な合意事項は少ない<ref>[http://www005.upp.so-net.ne.jp/yoshida_n/qa_a80.htm 吉田伸夫『質問集』]</ref>。最小限の共通事項は、実験結果を重視し、背後にある実在は考えないものとされる<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳『量子力学の解釈問題―実験が示唆する「多世界」の実在』P.104</ref>。

量子力学の各種実験結果は、[[粒子]]が空間的に一点に存在することを示しているが、同時に、空間的に広がりを持つ波の存在も示している。そして、いつどのようにして広がりを失ったかについては分からない。そこで、[[波動関数]]は複数の異なる状態ベクトルが重なりあった状態で時間発展しているとし、観測結果と整合させるために射影仮説を導入する<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>。射影仮説では、観測行為によって、異なる状態ベクトル間の干渉がなくなり、[[確率解釈]]に従って、そのうちの１つが選ばれて[[可観測量]]が決定される（波動関数の収縮とも呼ばれる）とする。尚、「観測」が何を示すのかは曖昧で具体的な定義はなく、そのことは[[観測問題]]と呼ばれる。

== 補足 ==
コペンハーゲン解釈以外にも様々な解釈があるが「標準的なコペンハーゲン解釈は、現代的な量子測定理論の教えに従って正しく使えば、今のところ全く不都合はなく、別の様々な解釈は、自然科学としては単なる言い換えに過ぎない」<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/~shmz/zakkifiles/07-06-05.html 清水明「量子測定理論入門」]</ref>とされる。
*[[量子デコヒーレンス理論]]
:収縮メカニズムのみを説明する理論。相互作用を及ぼす相手の大きさによって収縮速度が変化する<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.131-138,167,168</ref>。原理的に[[シュレーディンガーの猫]]等の観測問題を解決可能だが、数学的厳密さに欠ける<ref>[http://www005.upp.so-net.ne.jp/yoshida_n/kasetsu/subject/sub13.htm 吉田伸夫「シュレディンガーの猫」]</ref>。
*GRW
:収縮メカニズムのみを説明する理論。システム全体の粒子の数が収縮速度を決める<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.255-256</ref>。
*[[多世界解釈]]
:[[量子もつれ]]による一貫した歴史を式に表現したものは、エヴェレットの定式化と呼ばれる。
:量子デコヒーレンス（干渉性の喪失）理論によって、異なる状態ベクトル間の干渉が失われるとされる。
:デコヒーレンス後の異なる状態ベクトルは全て実在すると考える。（＝多世界の実在）
:多世界解釈には、コペンハーゲン解釈と同等の仮定を内包しており<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/handai2009.pdf 清水明"Modern Theory of Quantum Measurement and its Application"]</ref>、その他にも多世界の実在を仮定している。
*Consistent histories
:多世界の実在を仮定しないこと以外は、多世界解釈とほぼ同じ。
*人間原理
:「観測者の意識が量子の状態を決める」とする解釈であり、コペンハーゲン解釈の一派に数えられることもあるが、現代の物理学者の支持は得られていない。
*デ・ブロイ－ボーム理論
:非局所的[[隠れた変数理論]]の一種。

== 注釈 ==
<references/>
== 関連項目 ==
*[[量子力学]]
*[[波動関数]]
*[[射影仮説]]
*[[観測問題]]
*[[隠れた変数理論]]
*[[多世界解釈]]
*[[二重スリット実験]]
*[[シュレーディンガーの猫]]

[[Category:量子力学|こへんはけんかいしやく]]

コペンハーゲン解釈

2010-02-06T13:54:10Z

Ryon: /* コペンハーゲン解釈の特徴 */

'''コペンハーゲン解釈'''（コペンハーゲンかいしゃく）は、[[量子力学]]の[[解釈]]の一つである。
余計な仮定を含まず、実験結果のみを受け入れ、フォン・ノイマンの[[射影仮説]]を素直にそのまま適用する。
現代の量子力学の主流解釈であるとされている。
== コペンハーゲン解釈の特徴 ==
一口にコペンハーゲン解釈と言っても、実は、様々な解釈の集合体であり、明確な合意事項は少ない<ref>[http://www005.upp.so-net.ne.jp/yoshida_n/qa_a80.htm 吉田伸夫『質問集』]</ref>。最小限の共通事項は、実験結果を重視し、背後にある実在は考えないものとされる<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳『量子力学の解釈問題―実験が示唆する「多世界」の実在』P.104</ref>。

量子力学の各種実験結果は、[[粒子]]が空間的に一点に存在することを示しているが、同時に、空間的に広がりを持つ波の存在も示している。そして、いつどのようにして広がりを失ったかについては分からない。そこで、[[波動関数]]は複数の異なる状態ベクトルが重なりあった状態で時間発展しているとし、観測結果と整合させるために射影仮説を導入する<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>。射影仮説では、観測行為によって、異なる状態ベクトル間の干渉がなくなり、[[確率解釈]]に従って、そのうちの１つが選ばれて[[可観測量]]が決定される（波動関数の収縮とも呼ばれる）とする。尚、「観測」が何を示すのかは曖昧で具体的な定義はなく、そのことは[[観測問題]]と呼ばれる。

== 補足 ==
コペンハーゲン解釈以外にも様々な解釈があるが「標準的なコペンハーゲン解釈は、現代的な量子測定理論の教えに従って正しく使えば、今のところ全く不都合はなく、別の様々な解釈は、自然科学としては単なる言い換えに過ぎない」<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/~shmz/zakkifiles/07-06-05.html 清水明「量子測定理論入門」]</ref>とされる。
*[[量子デコヒーレンス理論]]
:収縮メカニズムのみを説明する理論。相互作用を及ぼす相手の大きさによって収縮速度が変化する<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.131-138,167,168</ref>。原理的に[[シュレーディンガーの猫]]等の[[観測問題]]を解決可能だが、数学的厳密さに欠ける<ref>[http://www005.upp.so-net.ne.jp/yoshida_n/kasetsu/subject/sub13.htm 吉田伸夫「シュレディンガーの猫」]</ref>。
*GRW
:収縮メカニズムのみを説明する理論。システム全体の粒子の数が収縮速度を決める<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.255-256</ref>。
*[[多世界解釈]]
:[[量子もつれ]]による一貫した歴史を式に表現したものは、エヴェレットの定式化と呼ばれる。
:量子デコヒーレンス（干渉性の喪失）理論によって、異なる状態ベクトル間の干渉が失われるとされる。
:デコヒーレンス後の異なる状態ベクトルは全て実在すると考える。（＝多世界の実在）
:多世界解釈には、コペンハーゲン解釈と同等の仮定を内包しており<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/handai2009.pdf 清水明"Modern Theory of Quantum Measurement and its Application"]</ref>、その他にも多世界の実在を仮定している。
*Consistent histories
:多世界の実在を仮定しないこと以外は、多世界解釈とほぼ同じ。
*人間原理
:「観測者の意識が量子の状態を決める」とする解釈であり、コペンハーゲン解釈の一派に数えられることもあるが、現代の物理学者の支持は得られていない。
*デ・ブロイ－ボーム理論
:非局所的[[隠れた変数理論]]の一種。

== 注釈 ==
<references/>
== 関連項目 ==
*[[量子力学]]
*[[波動関数]]
*[[射影仮説]]
*[[観測問題]]
*[[隠れた変数理論]]
*[[多世界解釈]]
*[[二重スリット実験]]
*[[シュレーディンガーの猫]]

[[Category:量子力学|こへんはけんかいしやく]]

観測問題

2010-02-06T13:50:49Z

Ryon:

'''観測問題'''（かんそくもんだい）とは、[[量子力学]]において、[[射影仮説]]を適用するための「観測」を具体的に定義できない問題を指す。
清水明は、理論と実験結果を整合させるためには射影仮説は必須であるとしつつも、「この世界の全てが量子論のユニタリー時間発展に従うと考える」と「どちらか定まらないものから,どちらか一方だけを選び取る」のに必要な「常に定まった値をとるダイナミックスに従うもの」がなくなるとし、「射影仮説は,このやっかいな問題を断ち切る役割も担っている」<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>として、現在の物理学的知見では[[可観測量]]を決定せしめる「観測」なる現象を明確に定義することができないことを説明している。
この定義の不明確さが引き起こす具体的な問題は、[[シュレーディンガーの猫]]の思考実験で示される。
== 注釈 ==
<references/>
==関連項目==
* [[量子力学]]
*[[コペンハーゲン解釈]]
*[[多世界解釈]]
*[[シュレーディンガーの猫]]

{{DEFAULTSORT:かんそくもんたい}}
[[Category:量子力学]]
[[Category:測定]]

多世界解釈

2010-02-06T11:26:20Z

Ryon: /* 概要 */

'''多世界解釈'''（たせかいかいしゃく、many-worlds interpretation）とは、[[量子力学]]における解釈のひとつである。
Hugh Everett IIIが、波動関数の収縮のない定式化を試みたことに端を発する解釈である。
==概要==
今日の量子力学の主流解釈である[[コペンハーゲン解釈]]では、[[射影仮説]]（[[波動関数]]の収縮）を受け入れている。
コペンハーゲン解釈は、ただ、実験結果と整合させるためだけに射影仮説を適用しており、そのメカニズム等を説明をしていない。
また、射影仮説を適用できる「観測」の定義も曖昧である。
そうした曖昧さを気持ち悪いと思う物理学者は少なくない。

そこで、Hugh Everett IIIは、波動関数の収縮の必要のない定式化を試みた<ref>Hugh Everett, [http://www.univer.omsk.su/omsk/Sci/Everett/paper1957.html Relative State Formulation of Quantum Mechanics], ''Reviews of Modern Physics'' vol 29, (1957) pp 454-462.</ref>。
全ての相互作用を[[量子もつれ]]と仮定し、異なる状態ベクトル間では干渉が生じないものとして、波動関数を定式化した。
観測者と観測対象が量子もつれになることで、観測者視点における[[可観測量]]が確定するとされる。
しかし、実験結果と整合させるために必須であるとされる<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>射影仮説のない、Hugh Everett IIIの仮説は厳しい批判にあった<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/handai2009.pdf 清水明"Modern Theory of Quantum Measurement and its Applications"]</ref>。

これに対して、Bryce Seligman DeWittは、射影仮説に相当する多世界を分離させるメカニズムを導入し、多世界解釈と名付けた<ref>Bryce Seligman DeWitt, Quantum Mechanics and Reality <small>Could the solution to the dilemma of indeterminism be a universe in which all possible outcomes of an experiment actually occur?</small>, ''Physics Today'',23(9) pp 30-40 (1970) "“every quantum transition taking place on every star, in every galaxy, in every remote corner of the universe is splitting our local world on earth into myriads of copies of itself.”"also April 1971 letters followup</ref>。
その後、[[量子デコヒーレンス理論]]<ref>Heinz-Dieter Zeh,On the Interpretation of Measurement in Quantum Theory, Foundation of Physics, vol. 1, pp. 69-76(1970)</ref>が組み込まれて、現在の多世界解釈の形となったとされる<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.179</ref>。

多世界解釈は、射影仮説と同等の仮定が含まれているため、「コペンハーゲン解釈を言い換えているだけ」とされる<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/handai2009.pdf 清水明"Modern Theory of Quantum Measurement and its Applications"」]</ref>。

== 注釈 ==
<references/>

== 関連項目 ==
* [[量子力学]]
*[[量子もつれ]]
*[[観測問題]]
*[[コペンハーゲン解釈]]
*[[シュレーディンガーの猫]]

{{DEFAULTSORT:たせかいかいしやく}}
[[Category:量子力学]]

シュレーディンガーの猫

2010-02-06T11:23:55Z

Ryon: /* エヴェレット解釈 */

'''シュレーディンガーの猫'''（シュレーディンガーのねこ）とは、[[物理学者]]の[[エルヴィン・シュレーディンガー]]が提唱した[[思考実験]]である<ref name="Spaper">E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>。
この思考実験は、[[観測問題]]を示すパラドックスである。
== 思考実験の内容 ==
まず、外部との干渉が起きない頑丈な箱を用意し、その中に[[猫]]を入れる。他に、箱の中には、放射性物質と放射線粒子の検出器に連動した毒ガスの発生装置を入れておく。
ここで、箱の中にある放射性物質がラジウムが[[アルファ粒子]]を放出すると、それを粒子検出器が感知し、毒ガス発生装置を起動して、猫を死に至らしめる。
しかし、アルファ粒子が放出されなければ、粒子検出器が粒子を感知せず、毒ガス発生装置が起動しないので、猫は死なない。

この実験において、アルファ粒子発生の有無は、量子力学的な確率で決まるとされる。
仮にアルファ粒子が出る確率が50%となるような時間だけ猫を箱に閉じ込めたとして、その後、蓋を開けたとき、猫の生死はどうなっているだろうか。
これは、アルファ粒子を放出するかどうかという量子力学的な現象を、猫の生死に反映させる思考実験である。
== 歴史 ==
1932年、[[ジョン・フォン・ノイマン]]は、今日の量子力学の数学的理論の元になる書籍を発行した<ref>『量子力学の数学的基礎』井上健・広重徹・恒藤敏彦訳、みすず書房、1957年。</ref>。フォン・ノイマンは、この中で、[[隠れた変数理論]]が実現しないことを証明したとされる。
これに反発したアルベルト・アインシュタインらは俗にERP論文と呼ばれる論文を発表し<ref>Einstein, A., Podolsky, B. and Rosen, N. (1935) [http://prola.aps.org/abstract/PR/v47/i10/p777_1 Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?], ''Phys. Rev.'' '''47''', 777-780</ref>、[[エルヴィン・シュレーディンガー]]は[[シュレーディンガーの猫]]と呼ばれる思考実験を発表した<ref>E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>。しかし、これらの論文では、フォン・ノイマンの数学的証明を覆すには至らなかった。
== 問題点 ==
[[画像:Double_cat.png|right]]
フォン・ノイマンの数学的理論では、隠れた変数理論は成り立たず（後に、[[デヴィッド・ボーム]]がノイマンの証明を覆す）、[[可観測量]]を決定するためには観測行為が必要となる（射影仮説）<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>。
よって、観測前にはアルファ粒子の放出の有無は確定していないことになる。
それでは、アルファ粒子の放出の有無を確定せしめる「観測」は何時の段階で行なわれるのか。
当時の物理学の知見では、何が「観測」となるのか、明確に定義することは出来ない。
この思考実験の過程における各種現象は、量子力学的には全て対等であり、特別扱いする根拠のある現象は１つもない。
よって、いずれかの現象が状態を確定させるとすると、全ての現象が状態を確定させることになり、量子は波動性を持ち得ない。
しかし、いずれの現象でも状態が確定しないとすると、量子の粒子性と合致しない（右図は[[二重スリット実験]]の例）。
このように、可観測量がどのような過程において決定されるか分からず、「観測」が何を示すのか定義できないことを[[観測問題]]と呼ぶ。

== 様々な解釈 ==
=== コペンハーゲン解釈 ===
[[コペンハーゲン解釈]]で採用される[[射影仮説]]では、観測問題に全く踏み込んでいない。
コペンハーゲン解釈では、実験結果を重視し背後にある実在は考えないものとしているので、観測問題の解決策は示さない。
=== 人間原理 ===
人間原理的立場を取り、観測者の意識が状態を確定させると解釈する人もいるが、物理学者の中では少数派である。
=== 隠れた変数理論 ===
隠れた変数理論では、アルファ粒子の発生の有無が最初から確定しているので、猫の生死も確定している。
しかし、現在は、コッヘン・シュペッカーの定理<ref>S.Kochen and E.P. Specker, "The problem of hidden variables in quantum mechanics", ''Journal of Mathematics and Mechanics'' '''17''', 59-87 (1967).</ref>によって隠れた変数理論は否定されている。
=== GRW ===
GRWでは、システム全体の粒子の数が[[波動関数]]の収縮速度を決めるため、ミクロ系だけでは収縮が殆ど進まないのに対して、マクロ系と相互作用すると瞬時に収縮が起きる<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.255-256</ref>。シュレーディンガーの猫では、検出器や発生装置や青酸ガス等との相互作用により、波動関数が瞬時に収縮し、猫の生死の重ねあわせは生じない。
=== 量子デコヒーレンス理論 ===
[[量子デコヒーレンス理論]]では、相互作用を及ぼす相手の大きさによって波動関数の収縮速度が変化する<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.131-138,167,168</ref>。
観測問題を解決できる理由はGRWとほぼ同じ。
=== エヴェレット解釈 ===
エヴェレット解釈では、猫は何時まで経っても生死の重ねあわせ状態である。
ただし、観測者と猫が量子もつれになることで、生きた（死んだ）猫の観測者と生きた（死んだ）猫が一対一で対応するよう、観測者視点における猫の生死が確定するとする。
しかし、実験結果と整合させるために必須<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>の射影仮説がないため、厳しく批判されている<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/handai2009.pdf 清水明"Modern Theory of Quantum Measurement and its Applications"]</ref>。

=== 多世界解釈 ===
[[多世界解釈]]では、量子デコヒーレンス理論を採用することで観測問題の解決を図っている。
尚、量子デコヒーレンス理論は、多世界解釈特有の理論ではない。

== 参考文献 ==
<references/>
== 関連項目 ==
* [[量子力学]]
* [[観測問題]]
* [[隠れた変数理論]]
* [[コペンハーゲン解釈]]
* [[多世界解釈]]
* [[重ね合わせ]]
* [[量子デコヒーレンス]]

[[Category:量子力学|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:パラドックス|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:思考実験|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:架空のネコ|しゆれていんかあのねこ]]

シュレーディンガーの猫

2010-02-06T11:21:48Z

Ryon: /* エヴェレット解釈 */

'''シュレーディンガーの猫'''（シュレーディンガーのねこ）とは、[[物理学者]]の[[エルヴィン・シュレーディンガー]]が提唱した[[思考実験]]である<ref name="Spaper">E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>。
この思考実験は、[[観測問題]]を示すパラドックスである。
== 思考実験の内容 ==
まず、外部との干渉が起きない頑丈な箱を用意し、その中に[[猫]]を入れる。他に、箱の中には、放射性物質と放射線粒子の検出器に連動した毒ガスの発生装置を入れておく。
ここで、箱の中にある放射性物質がラジウムが[[アルファ粒子]]を放出すると、それを粒子検出器が感知し、毒ガス発生装置を起動して、猫を死に至らしめる。
しかし、アルファ粒子が放出されなければ、粒子検出器が粒子を感知せず、毒ガス発生装置が起動しないので、猫は死なない。

この実験において、アルファ粒子発生の有無は、量子力学的な確率で決まるとされる。
仮にアルファ粒子が出る確率が50%となるような時間だけ猫を箱に閉じ込めたとして、その後、蓋を開けたとき、猫の生死はどうなっているだろうか。
これは、アルファ粒子を放出するかどうかという量子力学的な現象を、猫の生死に反映させる思考実験である。
== 歴史 ==
1932年、[[ジョン・フォン・ノイマン]]は、今日の量子力学の数学的理論の元になる書籍を発行した<ref>『量子力学の数学的基礎』井上健・広重徹・恒藤敏彦訳、みすず書房、1957年。</ref>。フォン・ノイマンは、この中で、[[隠れた変数理論]]が実現しないことを証明したとされる。
これに反発したアルベルト・アインシュタインらは俗にERP論文と呼ばれる論文を発表し<ref>Einstein, A., Podolsky, B. and Rosen, N. (1935) [http://prola.aps.org/abstract/PR/v47/i10/p777_1 Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?], ''Phys. Rev.'' '''47''', 777-780</ref>、[[エルヴィン・シュレーディンガー]]は[[シュレーディンガーの猫]]と呼ばれる思考実験を発表した<ref>E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>。しかし、これらの論文では、フォン・ノイマンの数学的証明を覆すには至らなかった。
== 問題点 ==
[[画像:Double_cat.png|right]]
フォン・ノイマンの数学的理論では、隠れた変数理論は成り立たず（後に、[[デヴィッド・ボーム]]がノイマンの証明を覆す）、[[可観測量]]を決定するためには観測行為が必要となる（射影仮説）<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>。
よって、観測前にはアルファ粒子の放出の有無は確定していないことになる。
それでは、アルファ粒子の放出の有無を確定せしめる「観測」は何時の段階で行なわれるのか。
当時の物理学の知見では、何が「観測」となるのか、明確に定義することは出来ない。
この思考実験の過程における各種現象は、量子力学的には全て対等であり、特別扱いする根拠のある現象は１つもない。
よって、いずれかの現象が状態を確定させるとすると、全ての現象が状態を確定させることになり、量子は波動性を持ち得ない。
しかし、いずれの現象でも状態が確定しないとすると、量子の粒子性と合致しない（右図は[[二重スリット実験]]の例）。
このように、可観測量がどのような過程において決定されるか分からず、「観測」が何を示すのか定義できないことを[[観測問題]]と呼ぶ。

== 様々な解釈 ==
=== コペンハーゲン解釈 ===
[[コペンハーゲン解釈]]で採用される[[射影仮説]]では、観測問題に全く踏み込んでいない。
コペンハーゲン解釈では、実験結果を重視し背後にある実在は考えないものとしているので、観測問題の解決策は示さない。
=== 人間原理 ===
人間原理的立場を取り、観測者の意識が状態を確定させると解釈する人もいるが、物理学者の中では少数派である。
=== 隠れた変数理論 ===
隠れた変数理論では、アルファ粒子の発生の有無が最初から確定しているので、猫の生死も確定している。
しかし、現在は、コッヘン・シュペッカーの定理<ref>S.Kochen and E.P. Specker, "The problem of hidden variables in quantum mechanics", ''Journal of Mathematics and Mechanics'' '''17''', 59-87 (1967).</ref>によって隠れた変数理論は否定されている。
=== GRW ===
GRWでは、システム全体の粒子の数が[[波動関数]]の収縮速度を決めるため、ミクロ系だけでは収縮が殆ど進まないのに対して、マクロ系と相互作用すると瞬時に収縮が起きる<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.255-256</ref>。シュレーディンガーの猫では、検出器や発生装置や青酸ガス等との相互作用により、波動関数が瞬時に収縮し、猫の生死の重ねあわせは生じない。
=== 量子デコヒーレンス理論 ===
[[量子デコヒーレンス理論]]では、相互作用を及ぼす相手の大きさによって波動関数の収縮速度が変化する<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.131-138,167,168</ref>。
観測問題を解決できる理由はGRWとほぼ同じ。
=== エヴェレット解釈 ===
エヴェレット解釈では、猫は何時まで経っても生死の重ねあわせ状態である。
ただし、生きた（死んだ）猫の観測者と生きた（死んだ）猫が一対一で対応するため、観測者と猫と量子もつれになることで観測者視点における猫の生死が確定するとする。
しかし、実験結果と整合させるために必須<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>の射影仮説がないため、厳しく批判されている<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/handai2009.pdf 清水明"Modern Theory of Quantum Measurement and its Applications"]</ref>。

=== 多世界解釈 ===
[[多世界解釈]]では、量子デコヒーレンス理論を採用することで観測問題の解決を図っている。
尚、量子デコヒーレンス理論は、多世界解釈特有の理論ではない。

== 参考文献 ==
<references/>
== 関連項目 ==
* [[量子力学]]
* [[観測問題]]
* [[隠れた変数理論]]
* [[コペンハーゲン解釈]]
* [[多世界解釈]]
* [[重ね合わせ]]
* [[量子デコヒーレンス]]

[[Category:量子力学|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:パラドックス|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:思考実験|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:架空のネコ|しゆれていんかあのねこ]]

シュレーディンガーの猫

2010-02-06T11:06:04Z

Ryon: /* 問題点 */

'''シュレーディンガーの猫'''（シュレーディンガーのねこ）とは、[[物理学者]]の[[エルヴィン・シュレーディンガー]]が提唱した[[思考実験]]である<ref name="Spaper">E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>。
この思考実験は、[[観測問題]]を示すパラドックスである。
== 思考実験の内容 ==
まず、外部との干渉が起きない頑丈な箱を用意し、その中に[[猫]]を入れる。他に、箱の中には、放射性物質と放射線粒子の検出器に連動した毒ガスの発生装置を入れておく。
ここで、箱の中にある放射性物質がラジウムが[[アルファ粒子]]を放出すると、それを粒子検出器が感知し、毒ガス発生装置を起動して、猫を死に至らしめる。
しかし、アルファ粒子が放出されなければ、粒子検出器が粒子を感知せず、毒ガス発生装置が起動しないので、猫は死なない。

この実験において、アルファ粒子発生の有無は、量子力学的な確率で決まるとされる。
仮にアルファ粒子が出る確率が50%となるような時間だけ猫を箱に閉じ込めたとして、その後、蓋を開けたとき、猫の生死はどうなっているだろうか。
これは、アルファ粒子を放出するかどうかという量子力学的な現象を、猫の生死に反映させる思考実験である。
== 歴史 ==
1932年、[[ジョン・フォン・ノイマン]]は、今日の量子力学の数学的理論の元になる書籍を発行した<ref>『量子力学の数学的基礎』井上健・広重徹・恒藤敏彦訳、みすず書房、1957年。</ref>。フォン・ノイマンは、この中で、[[隠れた変数理論]]が実現しないことを証明したとされる。
これに反発したアルベルト・アインシュタインらは俗にERP論文と呼ばれる論文を発表し<ref>Einstein, A., Podolsky, B. and Rosen, N. (1935) [http://prola.aps.org/abstract/PR/v47/i10/p777_1 Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?], ''Phys. Rev.'' '''47''', 777-780</ref>、[[エルヴィン・シュレーディンガー]]は[[シュレーディンガーの猫]]と呼ばれる思考実験を発表した<ref>E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>。しかし、これらの論文では、フォン・ノイマンの数学的証明を覆すには至らなかった。
== 問題点 ==
[[画像:Double_cat.png|right]]
フォン・ノイマンの数学的理論では、隠れた変数理論は成り立たず（後に、[[デヴィッド・ボーム]]がノイマンの証明を覆す）、[[可観測量]]を決定するためには観測行為が必要となる（射影仮説）<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>。
よって、観測前にはアルファ粒子の放出の有無は確定していないことになる。
それでは、アルファ粒子の放出の有無を確定せしめる「観測」は何時の段階で行なわれるのか。
当時の物理学の知見では、何が「観測」となるのか、明確に定義することは出来ない。
この思考実験の過程における各種現象は、量子力学的には全て対等であり、特別扱いする根拠のある現象は１つもない。
よって、いずれかの現象が状態を確定させるとすると、全ての現象が状態を確定させることになり、量子は波動性を持ち得ない。
しかし、いずれの現象でも状態が確定しないとすると、量子の粒子性と合致しない（右図は[[二重スリット実験]]の例）。
このように、可観測量がどのような過程において決定されるか分からず、「観測」が何を示すのか定義できないことを[[観測問題]]と呼ぶ。

== 様々な解釈 ==
=== コペンハーゲン解釈 ===
[[コペンハーゲン解釈]]で採用される[[射影仮説]]では、観測問題に全く踏み込んでいない。
コペンハーゲン解釈では、実験結果を重視し背後にある実在は考えないものとしているので、観測問題の解決策は示さない。
=== 人間原理 ===
人間原理的立場を取り、観測者の意識が状態を確定させると解釈する人もいるが、物理学者の中では少数派である。
=== 隠れた変数理論 ===
隠れた変数理論では、アルファ粒子の発生の有無が最初から確定しているので、猫の生死も確定している。
しかし、現在は、コッヘン・シュペッカーの定理<ref>S.Kochen and E.P. Specker, "The problem of hidden variables in quantum mechanics", ''Journal of Mathematics and Mechanics'' '''17''', 59-87 (1967).</ref>によって隠れた変数理論は否定されている。
=== GRW ===
GRWでは、システム全体の粒子の数が[[波動関数]]の収縮速度を決めるため、ミクロ系だけでは収縮が殆ど進まないのに対して、マクロ系と相互作用すると瞬時に収縮が起きる<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.255-256</ref>。シュレーディンガーの猫では、検出器や発生装置や青酸ガス等との相互作用により、波動関数が瞬時に収縮し、猫の生死の重ねあわせは生じない。
=== 量子デコヒーレンス理論 ===
[[量子デコヒーレンス理論]]では、相互作用を及ぼす相手の大きさによって波動関数の収縮速度が変化する<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.131-138,167,168</ref>。
観測問題を解決できる理由はGRWとほぼ同じ。
=== エヴェレット解釈 ===
エヴェレット解釈では、猫は何時まで経っても生死の重ねあわせ状態である。
ただし、生きた（死んだ）猫の観測者と生きた（死んだ）猫が一対一で対応するため、観測者視点では初めから猫の生死が確定しているとする。
しかし、実験結果と整合させるために必須<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>の射影仮説がないため、厳しく批判されている<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/handai2009.pdf 清水明"Modern Theory of Quantum Measurement and its Applications"]</ref>。
=== 多世界解釈 ===
[[多世界解釈]]では、量子デコヒーレンス理論を採用することで観測問題の解決を図っている。
尚、量子デコヒーレンス理論は、多世界解釈特有の理論ではない。

== 参考文献 ==
<references/>
== 関連項目 ==
* [[量子力学]]
* [[観測問題]]
* [[隠れた変数理論]]
* [[コペンハーゲン解釈]]
* [[多世界解釈]]
* [[重ね合わせ]]
* [[量子デコヒーレンス]]

[[Category:量子力学|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:パラドックス|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:思考実験|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:架空のネコ|しゆれていんかあのねこ]]

シュレーディンガーの猫

2010-02-06T11:04:56Z

Ryon: /* 問題点 */

'''シュレーディンガーの猫'''（シュレーディンガーのねこ）とは、[[物理学者]]の[[エルヴィン・シュレーディンガー]]が提唱した[[思考実験]]である<ref name="Spaper">E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>。
この思考実験は、[[観測問題]]を示すパラドックスである。
== 思考実験の内容 ==
まず、外部との干渉が起きない頑丈な箱を用意し、その中に[[猫]]を入れる。他に、箱の中には、放射性物質と放射線粒子の検出器に連動した毒ガスの発生装置を入れておく。
ここで、箱の中にある放射性物質がラジウムが[[アルファ粒子]]を放出すると、それを粒子検出器が感知し、毒ガス発生装置を起動して、猫を死に至らしめる。
しかし、アルファ粒子が放出されなければ、粒子検出器が粒子を感知せず、毒ガス発生装置が起動しないので、猫は死なない。

この実験において、アルファ粒子発生の有無は、量子力学的な確率で決まるとされる。
仮にアルファ粒子が出る確率が50%となるような時間だけ猫を箱に閉じ込めたとして、その後、蓋を開けたとき、猫の生死はどうなっているだろうか。
これは、アルファ粒子を放出するかどうかという量子力学的な現象を、猫の生死に反映させる思考実験である。
== 歴史 ==
1932年、[[ジョン・フォン・ノイマン]]は、今日の量子力学の数学的理論の元になる書籍を発行した<ref>『量子力学の数学的基礎』井上健・広重徹・恒藤敏彦訳、みすず書房、1957年。</ref>。フォン・ノイマンは、この中で、[[隠れた変数理論]]が実現しないことを証明したとされる。
これに反発したアルベルト・アインシュタインらは俗にERP論文と呼ばれる論文を発表し<ref>Einstein, A., Podolsky, B. and Rosen, N. (1935) [http://prola.aps.org/abstract/PR/v47/i10/p777_1 Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?], ''Phys. Rev.'' '''47''', 777-780</ref>、[[エルヴィン・シュレーディンガー]]は[[シュレーディンガーの猫]]と呼ばれる思考実験を発表した<ref>E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>。しかし、これらの論文では、フォン・ノイマンの数学的証明を覆すには至らなかった。
== 問題点 ==
[[画像:Double_cat.png|right]]
フォン・ノイマンの数学的理論では、隠れた変数理論は成り立たず（後に、[[デヴィッド・ボーム]]がノイマンの証明を覆す）、[[可観測量]]を決定するためには観測行為が必要となる（射影仮説）<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>。
よって、観測前にはアルファ粒子の放出の有無は確定していないことになる。
それでは、アルファ粒子の放出の有無を確定せしめる「観測」は何時の段階で行なわれるのか。
当時の物理学の知見では、何が「観測」となるのか、明確に定義することは出来ない。
この思考実験の過程における各種現象は、量子力学的には全て対等であり、特別扱いする根拠のある現象は１つもない。
よって、いずれかの現象が状態を確定させるとすると、全ての現象が状態を確定させることになり、量子は波動性を持ち得ない。
しかし、いずれの現象でも状態が確定しないとしても、量子の粒子性と合致しない（右図は[[二重スリット実験]]の例）。
このように、可観測量がどのような過程において決定されるか分からず、「観測」が何を示すのか定義できないことを[[観測問題]]と呼ぶ。

== 様々な解釈 ==
=== コペンハーゲン解釈 ===
[[コペンハーゲン解釈]]で採用される[[射影仮説]]では、観測問題に全く踏み込んでいない。
コペンハーゲン解釈では、実験結果を重視し背後にある実在は考えないものとしているので、観測問題の解決策は示さない。
=== 人間原理 ===
人間原理的立場を取り、観測者の意識が状態を確定させると解釈する人もいるが、物理学者の中では少数派である。
=== 隠れた変数理論 ===
隠れた変数理論では、アルファ粒子の発生の有無が最初から確定しているので、猫の生死も確定している。
しかし、現在は、コッヘン・シュペッカーの定理<ref>S.Kochen and E.P. Specker, "The problem of hidden variables in quantum mechanics", ''Journal of Mathematics and Mechanics'' '''17''', 59-87 (1967).</ref>によって隠れた変数理論は否定されている。
=== GRW ===
GRWでは、システム全体の粒子の数が[[波動関数]]の収縮速度を決めるため、ミクロ系だけでは収縮が殆ど進まないのに対して、マクロ系と相互作用すると瞬時に収縮が起きる<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.255-256</ref>。シュレーディンガーの猫では、検出器や発生装置や青酸ガス等との相互作用により、波動関数が瞬時に収縮し、猫の生死の重ねあわせは生じない。
=== 量子デコヒーレンス理論 ===
[[量子デコヒーレンス理論]]では、相互作用を及ぼす相手の大きさによって波動関数の収縮速度が変化する<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.131-138,167,168</ref>。
観測問題を解決できる理由はGRWとほぼ同じ。
=== エヴェレット解釈 ===
エヴェレット解釈では、猫は何時まで経っても生死の重ねあわせ状態である。
ただし、生きた（死んだ）猫の観測者と生きた（死んだ）猫が一対一で対応するため、観測者視点では初めから猫の生死が確定しているとする。
しかし、実験結果と整合させるために必須<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>の射影仮説がないため、厳しく批判されている<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/handai2009.pdf 清水明"Modern Theory of Quantum Measurement and its Applications"]</ref>。
=== 多世界解釈 ===
[[多世界解釈]]では、量子デコヒーレンス理論を採用することで観測問題の解決を図っている。
尚、量子デコヒーレンス理論は、多世界解釈特有の理論ではない。

== 参考文献 ==
<references/>
== 関連項目 ==
* [[量子力学]]
* [[観測問題]]
* [[隠れた変数理論]]
* [[コペンハーゲン解釈]]
* [[多世界解釈]]
* [[重ね合わせ]]
* [[量子デコヒーレンス]]

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[[Category:思考実験|しゆれていんかあのねこ]]
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ファイル:Double cat.png

2010-02-06T11:00:06Z

Ryon: シュレーディンガーの猫と二重スリット実験

シュレーディンガーの猫と二重スリット実験

シュレーディンガーの猫

2010-02-06T10:59:14Z

Ryon: /* 問題点 */

'''シュレーディンガーの猫'''（シュレーディンガーのねこ）とは、[[物理学者]]の[[エルヴィン・シュレーディンガー]]が提唱した[[思考実験]]である<ref name="Spaper">E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>。
この思考実験は、[[観測問題]]を示すパラドックスである。
== 思考実験の内容 ==
まず、外部との干渉が起きない頑丈な箱を用意し、その中に[[猫]]を入れる。他に、箱の中には、放射性物質と放射線粒子の検出器に連動した毒ガスの発生装置を入れておく。
ここで、箱の中にある放射性物質がラジウムが[[アルファ粒子]]を放出すると、それを粒子検出器が感知し、毒ガス発生装置を起動して、猫を死に至らしめる。
しかし、アルファ粒子が放出されなければ、粒子検出器が粒子を感知せず、毒ガス発生装置が起動しないので、猫は死なない。

この実験において、アルファ粒子発生の有無は、量子力学的な確率で決まるとされる。
仮にアルファ粒子が出る確率が50%となるような時間だけ猫を箱に閉じ込めたとして、その後、蓋を開けたとき、猫の生死はどうなっているだろうか。
これは、アルファ粒子を放出するかどうかという量子力学的な現象を、猫の生死に反映させる思考実験である。
== 歴史 ==
1932年、[[ジョン・フォン・ノイマン]]は、今日の量子力学の数学的理論の元になる書籍を発行した<ref>『量子力学の数学的基礎』井上健・広重徹・恒藤敏彦訳、みすず書房、1957年。</ref>。フォン・ノイマンは、この中で、[[隠れた変数理論]]が実現しないことを証明したとされる。
これに反発したアルベルト・アインシュタインらは俗にERP論文と呼ばれる論文を発表し<ref>Einstein, A., Podolsky, B. and Rosen, N. (1935) [http://prola.aps.org/abstract/PR/v47/i10/p777_1 Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?], ''Phys. Rev.'' '''47''', 777-780</ref>、[[エルヴィン・シュレーディンガー]]は[[シュレーディンガーの猫]]と呼ばれる思考実験を発表した<ref>E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>。しかし、これらの論文では、フォン・ノイマンの数学的証明を覆すには至らなかった。
== 問題点 ==
[[画像:Double_cat.png|right]]
フォン・ノイマンの数学的理論では、隠れた変数理論は成り立たず（後に、[[デヴィッド・ボーム]]がノイマンの証明を覆す）、[[可観測量]]を決定するためには観測行為が必要となる（射影仮説）<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>。
よって、観測前にはアルファ粒子の放出の有無は確定していないことになる。
それでは、アルファ粒子の放出の有無を確定せしめる「観測」は何時の段階で行なわれるのか。
当時の物理学の知見では、何が「観測」となるのか、明確に定義することは出来ない。
この思考実験の過程における各種現象は、量子力学的には全て対等であり、特別扱いする根拠のある現象は１つもない。
よって、いずれかの現象が状態を確定させるとすると、全ての現象が状態を確定させることになり、[[二重スリット実験]]の干渉縞等が説明できない。
しかし、いずれの現象でも状態が確定しないとしても、二重スリット実験の結果が点の集合体になること等の実験結果と整合しない（右図）。
このように、可観測量がどのような過程において決定されるか分からず、「観測」が何を示すのか定義できないことを[[観測問題]]と呼ぶ。

== 様々な解釈 ==
=== コペンハーゲン解釈 ===
[[コペンハーゲン解釈]]で採用される[[射影仮説]]では、観測問題に全く踏み込んでいない。
コペンハーゲン解釈では、実験結果を重視し背後にある実在は考えないものとしているので、観測問題の解決策は示さない。
=== 人間原理 ===
人間原理的立場を取り、観測者の意識が状態を確定させると解釈する人もいるが、物理学者の中では少数派である。
=== 隠れた変数理論 ===
隠れた変数理論では、アルファ粒子の発生の有無が最初から確定しているので、猫の生死も確定している。
しかし、現在は、コッヘン・シュペッカーの定理<ref>S.Kochen and E.P. Specker, "The problem of hidden variables in quantum mechanics", ''Journal of Mathematics and Mechanics'' '''17''', 59-87 (1967).</ref>によって隠れた変数理論は否定されている。
=== GRW ===
GRWでは、システム全体の粒子の数が[[波動関数]]の収縮速度を決めるため、ミクロ系だけでは収縮が殆ど進まないのに対して、マクロ系と相互作用すると瞬時に収縮が起きる<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.255-256</ref>。シュレーディンガーの猫では、検出器や発生装置や青酸ガス等との相互作用により、波動関数が瞬時に収縮し、猫の生死の重ねあわせは生じない。
=== 量子デコヒーレンス理論 ===
[[量子デコヒーレンス理論]]では、相互作用を及ぼす相手の大きさによって波動関数の収縮速度が変化する<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.131-138,167,168</ref>。
観測問題を解決できる理由はGRWとほぼ同じ。
=== エヴェレット解釈 ===
エヴェレット解釈では、猫は何時まで経っても生死の重ねあわせ状態である。
ただし、生きた（死んだ）猫の観測者と生きた（死んだ）猫が一対一で対応するため、観測者視点では初めから猫の生死が確定しているとする。
しかし、実験結果と整合させるために必須<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>の射影仮説がないため、厳しく批判されている<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/handai2009.pdf 清水明"Modern Theory of Quantum Measurement and its Applications"]</ref>。
=== 多世界解釈 ===
[[多世界解釈]]では、量子デコヒーレンス理論を採用することで観測問題の解決を図っている。
尚、量子デコヒーレンス理論は、多世界解釈特有の理論ではない。

== 参考文献 ==
<references/>
== 関連項目 ==
* [[量子力学]]
* [[観測問題]]
* [[隠れた変数理論]]
* [[コペンハーゲン解釈]]
* [[多世界解釈]]
* [[重ね合わせ]]
* [[量子デコヒーレンス]]

[[Category:量子力学|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:パラドックス|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:思考実験|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:架空のネコ|しゆれていんかあのねこ]]

二重スリット実験

2010-02-05T11:30:19Z

Ryon: /* 関連項目 */

'''二重スリット実験'''（にじゅうスリットじっけん）は、単一の[[量子]]が波動性と粒子性の二重性を持つことを証明した実験。
この実験以前から、単一の量子であっても波動性と粒子性の二重性を持つと予想されていた<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.35</ref>が、二重スリット実験によって初めて単一の量子の二重性が証明された。
1974年にピエール・ジョルジョ・メルリらによって単一の電子を使った実験が行なわれた。
== 実験 ==
検証実験の説明<ref>[http://www.hitachi.co.jp/rd/research/em/doubleslit.html 量子計測：研究ハイライト：研究紹介：研究開発：日立]</ref>によると、電子は、まず、平行な金属板の間の経路を１ミクロン以下の糸で２分した[[電子線バイプリズム]]という装置を通る。その後、電子は、１mの[[電子顕微鏡]]の中を通り、光子検出器で検出され、その検出結果をモニターで確認できる。電子は、高速の約40%の速度で1秒に約１０個発射され、電子顕微鏡の中を1億分の1秒で通り抜ける。そのため、電子顕微鏡内部には、常に、１個以下の電子しかない。実験が始まると、モニターの各部にランダムに点が現れるが、しばらく観測すると、その点の集合体が波のような[[干渉縞]]を形成する。
== 問題 ==
この実験では、単一の粒子であっても、波動性と粒子性の二重性を示している。
そして、波動性は干渉縞の広がりと同等の空間的広がりを示す一方で、粒子性は一点にのみ存在する粒子の性質を示している。
これは、一般的な直観に反するので俄には信じ難いが、これこそが量子の本質的な性質であることは実験が示す動かし難い真実である。
尚、波動性と粒子性については、一体不可分の性質と考えるべきであって、どちらが真の姿であるかを論じる意味は全くない。

「粒子が二本のスリットを同時に通過した」と主張する者もいるが、この実験ではその仮説を証明することは出来ない。
[[不確定性原理]]があるため、粒子の通ったスリットを確かめようとすると、実験に致命的影響を与える。
また、粒子の通過するスリットを１つに限定しようとすると、波の通過するスリットも１つに限定されてしまう。
よって、「粒子が二本のスリットを同時に通過した」とする仮説は証明不可能である。

誤解されやすいが、この実験の結果は[[隠れた変数理論]]の真偽とは無関係である。
隠れた変数理論を用いれば、片方のスリットの通過でこの実験結果を説明することが可能である。
別途、隠れた変数理論の検証は行なわれているが、この実験では、隠れた変数理論の真偽を確認することは出来ない。
尚、今日でも、位置や運動量にだけ隠れた変数を割り当てる限定的隠れた変数理論は否定されておらず、その限定的隠れた変数理論でこの実験を説明することは可能である。

==注釈==
<references/>

== 関連項目 ==
*[[量子力学]]
*[[ヤングの実験]]
*[[重ね合わせ]]
*[[シュレーディンガーの猫]]
*[[コペンハーゲン解釈]]
*[[多世界解釈]]

[[category:量子力学|にしゆうすりつとしつけん]]
[[Category:実験|にしゅうすりつろしつけん]]

多世界解釈

2010-02-05T11:29:55Z

Ryon: /* 関連項目 */

'''多世界解釈'''（たせかいかいしゃく、many-worlds interpretation）とは、[[量子力学]]における解釈のひとつである。
Hugh Everett IIIが、波動関数の収縮のない定式化を試みたことに端を発する解釈である。
==概要==
今日の量子力学の主流解釈である[[コペンハーゲン解釈]]では、[[射影仮説]]（[[波動関数]]の収縮）を受け入れている。
コペンハーゲン解釈は、ただ、実験結果と整合させるためだけに射影仮説を適用しており、そのメカニズム等を説明をしていない。
また、射影仮説を適用できる「観測」の定義も曖昧である。
そうした曖昧さを気持ち悪いと思う物理学者は少なくない。

そこで、Hugh Everett IIIは、波動関数の収縮の必要のない定式化を試みた<ref>Hugh Everett, [http://www.univer.omsk.su/omsk/Sci/Everett/paper1957.html Relative State Formulation of Quantum Mechanics], ''Reviews of Modern Physics'' vol 29, (1957) pp 454-462.</ref>。
全ての相互作用を[[量子もつれ]]と仮定し、異なる状態ベクトル間では干渉が生じないものとして、波動関数を定式化した。
しかし、実験結果と整合させるためには必須であるとされる<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>射影仮説のない、Hugh Everett IIIの仮説は厳しい批判にあった<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/handai2009.pdf 清水明"Modern Theory of Quantum Measurement and its Applications"]</ref>。

これに対して、Bryce Seligman DeWittは、射影仮説に相当する多世界を分離させるメカニズムを導入し、多世界解釈と名付けた<ref>Bryce Seligman DeWitt, Quantum Mechanics and Reality <small>Could the solution to the dilemma of indeterminism be a universe in which all possible outcomes of an experiment actually occur?</small>, ''Physics Today'',23(9) pp 30-40 (1970) "“every quantum transition taking place on every star, in every galaxy, in every remote corner of the universe is splitting our local world on earth into myriads of copies of itself.”"also April 1971 letters followup</ref>。
その後、[[量子デコヒーレンス理論]]<ref>Heinz-Dieter Zeh,On the Interpretation of Measurement in Quantum Theory, Foundation of Physics, vol. 1, pp. 69-76(1970)</ref>が組み込まれて、現在の多世界解釈の形となったとされる<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.179</ref>。

多世界解釈は、射影仮説と同等の仮定が含まれているため、「コペンハーゲン解釈を言い換えているだけ」とされる<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/handai2009.pdf 清水明"Modern Theory of Quantum Measurement and its Applications"」]</ref>。

== 注釈 ==
<references/>

== 関連項目 ==
* [[量子力学]]
*[[量子もつれ]]
*[[観測問題]]
*[[コペンハーゲン解釈]]
*[[シュレーディンガーの猫]]

{{DEFAULTSORT:たせかいかいしやく}}
[[Category:量子力学]]

シュレーディンガーの猫

2010-02-05T11:29:29Z

Ryon: /* 関連項目 */

'''シュレーディンガーの猫'''（シュレーディンガーのねこ）とは、[[物理学者]]の[[エルヴィン・シュレーディンガー]]が提唱した[[思考実験]]である<ref name="Spaper">E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>。
この思考実験は、[[観測問題]]を示すパラドックスである。
== 思考実験の内容 ==
まず、外部との干渉が起きない頑丈な箱を用意し、その中に[[猫]]を入れる。他に、箱の中には、放射性物質と放射線粒子の検出器に連動した毒ガスの発生装置を入れておく。
ここで、箱の中にある放射性物質がラジウムが[[アルファ粒子]]を放出すると、それを粒子検出器が感知し、毒ガス発生装置を起動して、猫を死に至らしめる。
しかし、アルファ粒子が放出されなければ、粒子検出器が粒子を感知せず、毒ガス発生装置が起動しないので、猫は死なない。

この実験において、アルファ粒子発生の有無は、量子力学的な確率で決まるとされる。
仮にアルファ粒子が出る確率が50%となるような時間だけ猫を箱に閉じ込めたとして、その後、蓋を開けたとき、猫の生死はどうなっているだろうか。
これは、アルファ粒子を放出するかどうかという量子力学的な現象を、猫の生死に反映させる思考実験である。
== 歴史 ==
1932年、[[ジョン・フォン・ノイマン]]は、今日の量子力学の数学的理論の元になる書籍を発行した<ref>『量子力学の数学的基礎』井上健・広重徹・恒藤敏彦訳、みすず書房、1957年。</ref>。フォン・ノイマンは、この中で、[[隠れた変数理論]]が実現しないことを証明したとされる。
これに反発したアルベルト・アインシュタインらは俗にERP論文と呼ばれる論文を発表し<ref>Einstein, A., Podolsky, B. and Rosen, N. (1935) [http://prola.aps.org/abstract/PR/v47/i10/p777_1 Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?], ''Phys. Rev.'' '''47''', 777-780</ref>、[[エルヴィン・シュレーディンガー]]は[[シュレーディンガーの猫]]と呼ばれる思考実験を発表した<ref>E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>。しかし、これらの論文では、フォン・ノイマンの数学的証明を覆すには至らなかった。
== 問題点 ==
フォン・ノイマンの数学的理論では、隠れた変数理論は成り立たず（後に、[[デヴィッド・ボーム]]がノイマンの証明を覆す）、[[可観測量]]を決定するためには観測行為が必要となる（射影仮説）<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>。
よって、観測前にはアルファ粒子の放出の有無は確定していないことになる。
それでは、アルファ粒子の放出の有無を確定せしめる「観測」は何時の段階で行なわれるのか。
当時の物理学の知見では、何が「観測」となるのか、明確に定義することは出来ない。
この思考実験の過程における各種現象は、量子力学的には全て対等であり、特別扱いする根拠のある現象は１つもない。
よって、いずれかの現象が状態を確定させるとすると、全ての現象が状態を確定させることになり、[[二重スリット実験]]の干渉縞等が説明できない。
しかし、いずれの現象でも状態が確定しないとしても、二重スリット実験の結果が点の集合体になること等の実験結果と整合しない。
このように、可観測量がどのような過程において決定されるか分からず、「観測」が何を示すのか定義できないことを[[観測問題]]と呼ぶ。

== 様々な解釈 ==
=== コペンハーゲン解釈 ===
[[コペンハーゲン解釈]]で採用される[[射影仮説]]では、観測問題に全く踏み込んでいない。
コペンハーゲン解釈では、実験結果を重視し背後にある実在は考えないものとしているので、観測問題の解決策は示さない。
=== 人間原理 ===
人間原理的立場を取り、観測者の意識が状態を確定させると解釈する人もいるが、物理学者の中では少数派である。
=== 隠れた変数理論 ===
隠れた変数理論では、アルファ粒子の発生の有無が最初から確定しているので、猫の生死も確定している。
しかし、現在は、コッヘン・シュペッカーの定理<ref>S.Kochen and E.P. Specker, "The problem of hidden variables in quantum mechanics", ''Journal of Mathematics and Mechanics'' '''17''', 59-87 (1967).</ref>によって隠れた変数理論は否定されている。
=== GRW ===
GRWでは、システム全体の粒子の数が[[波動関数]]の収縮速度を決めるため、ミクロ系だけでは収縮が殆ど進まないのに対して、マクロ系と相互作用すると瞬時に収縮が起きる<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.255-256</ref>。シュレーディンガーの猫では、検出器や発生装置や青酸ガス等との相互作用により、波動関数が瞬時に収縮し、猫の生死の重ねあわせは生じない。
=== 量子デコヒーレンス理論 ===
[[量子デコヒーレンス理論]]では、相互作用を及ぼす相手の大きさによって波動関数の収縮速度が変化する<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.131-138,167,168</ref>。
観測問題を解決できる理由はGRWとほぼ同じ。
=== エヴェレット解釈 ===
エヴェレット解釈では、猫は何時まで経っても生死の重ねあわせ状態である。
ただし、生きた（死んだ）猫の観測者と生きた（死んだ）猫が一対一で対応するため、観測者視点では初めから猫の生死が確定しているとする。
しかし、実験結果と整合させるために必須<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>の射影仮説がないため、厳しく批判されている<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/handai2009.pdf 清水明"Modern Theory of Quantum Measurement and its Applications"]</ref>。
=== 多世界解釈 ===
[[多世界解釈]]では、量子デコヒーレンス理論を採用することで観測問題の解決を図っている。
尚、量子デコヒーレンス理論は、多世界解釈特有の理論ではない。

== 参考文献 ==
<references/>
== 関連項目 ==
* [[量子力学]]
* [[観測問題]]
* [[隠れた変数理論]]
* [[コペンハーゲン解釈]]
* [[多世界解釈]]
* [[重ね合わせ]]
* [[量子デコヒーレンス]]

[[Category:量子力学|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:パラドックス|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:思考実験|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:架空のネコ|しゆれていんかあのねこ]]

観測問題

2010-02-05T11:29:05Z

Ryon: /* 関連項目 */

'''観測問題'''（かんそくもんだい）とは、[[量子力学]]において、[[射影仮説]]を適用するための「観測」を具体的に定義できない問題を指す。
理論と実験結果を整合させるためには、射影仮説は必須であるとされる<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>。
しかし、現在の物理学的知見では、[[可観測量]]を決定せしめる「観測」なる現象を明確に定義することができない。
この定義の不明確さが引き起こす具体的な問題は、[[シュレーディンガーの猫]]の思考実験で示される。
== 注釈 ==
<references/>
==関連項目==
* [[量子力学]]
*[[コペンハーゲン解釈]]
*[[多世界解釈]]
*[[シュレーディンガーの猫]]

{{DEFAULTSORT:かんそくもんたい}}
[[Category:量子力学]]
[[Category:測定]]

コペンハーゲン解釈

2010-02-05T11:28:33Z

Ryon: /* 関連項目 */

'''コペンハーゲン解釈'''（コペンハーゲンかいしゃく）は、[[量子力学]]の[[解釈]]の一つである。
余計な仮定を含まず、実験結果のみを受け入れ、フォン・ノイマンの[[射影仮説]]を素直にそのまま適用する。
現代の量子力学の主流解釈であるとされている。
== コペンハーゲン解釈の特徴 ==
一口にコペンハーゲン解釈と言っても、実は、様々な解釈の集合体であり、明確な合意事項は少ない<ref>[http://www005.upp.so-net.ne.jp/yoshida_n/qa_a80.htm 吉田伸夫『質問集』]</ref>。最小限の共通事項は、実験結果を重視し、背後にある実在は考えないものとされる<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳『量子力学の解釈問題―実験が示唆する「多世界」の実在』P.104</ref>。

量子力学の各種実験結果は、[[粒子]]が空間的に一点に存在することを示しているが、同時に、空間的に広がりを持つ波の存在も示している。そして、いつどのようにして広がりを失ったかについては分からない。そこで、[[波動関数]]は複数の異なる状態ベクトルが重なりあった状態で時間発展しているとし、観測結果と整合させるために射影仮説を導入する<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>。射影仮説では、観測行為によって、異なる状態ベクトル間の干渉がなくなり、[[確率解釈]]に従って、そのうちの１つが選ばれて[[可観測量]]が決定される（波動関数の収縮とも呼ばれる）とする。尚、「観測」が何を示すのかは曖昧で、具体的な定義はない。

== 補足 ==
コペンハーゲン解釈以外にも様々な解釈があるが「標準的なコペンハーゲン解釈は、現代的な量子測定理論の教えに従って正しく使えば、今のところ全く不都合はなく、別の様々な解釈は、自然科学としては単なる言い換えに過ぎない」<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/~shmz/zakkifiles/07-06-05.html 清水明「量子測定理論入門」]</ref>とされる。
*[[量子デコヒーレンス理論]]
:収縮メカニズムのみを説明する理論。相互作用を及ぼす相手の大きさによって収縮速度が変化する<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.131-138,167,168</ref>。原理的に[[シュレーディンガーの猫]]等の[[観測問題]]を解決可能だが、数学的厳密さに欠ける<ref>[http://www005.upp.so-net.ne.jp/yoshida_n/kasetsu/subject/sub13.htm 吉田伸夫「シュレディンガーの猫」]</ref>。
*GRW
:収縮メカニズムのみを説明する理論。システム全体の粒子の数が収縮速度を決める<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.255-256</ref>。
*[[多世界解釈]]
:[[量子もつれ]]による一貫した歴史を式に表現したものは、エヴェレットの定式化と呼ばれる。
:量子デコヒーレンス（干渉性の喪失）理論によって、異なる状態ベクトル間の干渉が失われるとされる。
:デコヒーレンス後の異なる状態ベクトルは全て実在すると考える。（＝多世界の実在）
:多世界解釈には、コペンハーゲン解釈と同等の仮定を内包しており<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/handai2009.pdf 清水明"Modern Theory of Quantum Measurement and its Application"]</ref>、その他にも多世界の実在を仮定している。
*Consistent histories
:多世界の実在を仮定しないこと以外は、多世界解釈とほぼ同じ。
*人間原理
:「観測者の意識が量子の状態を決める」とする解釈であり、コペンハーゲン解釈の一派に数えられることもあるが、現代の物理学者の支持は得られていない。
*デ・ブロイ－ボーム理論
:非局所的[[隠れた変数理論]]の一種。

== 注釈 ==
<references/>
== 関連項目 ==
*[[量子力学]]
*[[波動関数]]
*[[射影仮説]]
*[[観測問題]]
*[[隠れた変数理論]]
*[[多世界解釈]]
*[[二重スリット実験]]
*[[シュレーディンガーの猫]]

[[Category:量子力学|こへんはけんかいしやく]]

隠れた変数理論

2010-02-05T11:28:04Z

Ryon: /* 関連項目 */

[[画像:Hiddenvariable.png|right]]

'''隠れた変数理論''' (かくれたへんすうりろん、hidden variable theory)とは、特定の量子の特定の時刻における[[可観測量]]は、観測が困難なだけであって、決まった値を取るとする理論である。そのために、量子力学の理論に未だ組み込まれていない変数（＝隠れた変数）を導入する。局所的な隠れた変数理論は一般人の日常間隔に最も近い解釈であるが、非局所的な隠れた変数理論は一般人の日常間隔からも遠い。[[アルベルト・アインシュタイン]]を初めとする著名な[[物理学者]]が主張していたが、現在の支持者は少数派となっている。
==歴史==
[[マックス・ボルン]]は1926年に波が示す確率分布に従って粒子が観測されるとする[[確率解釈]]を提唱した。これに対して、アルベルト・アインシュタインは、「神はサイコロを振らない」と反発したとされる<ref>マックス・ボルンへの私信（[[1926年]][[12月4日]]、
[http://www.alberteinstein.info/db/ViewDetails.do?DocumentID=38009 Albert Einstein Archives] reel 8, item 180）</ref>。

1932年、フォン・ノイマンは、今日の量子力学の数学的理論の元になる書籍を発行した<ref>『量子力学の数学的基礎』井上健・広重徹・恒藤敏彦訳、みすず書房、1957年。</ref>。フォン・ノイマンは、この中で、隠れた変数理論が実現しないことを証明したとされる。
これに反発したアルベルト・アインシュタインらは俗にERP論文と呼ばれる論文を発表し<ref>Einstein, A., Podolsky, B. and Rosen, N. (1935) [http://prola.aps.org/abstract/PR/v47/i10/p777_1 Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?], ''Phys. Rev.'' '''47''', 777-780</ref>、[[エルヴィン・シュレーディンガー]]は[[シュレーディンガーの猫]]と呼ばれる思考実験を発表した<ref>E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>。しかし、これらの論文では、フォン・ノイマンの数学的証明を覆すには至らなかった。

1952年、[[デヴィッド・ボーム]]は、フォン・ノイマンの証明を突破した非局所的隠れた変数理論の式<ref>Bohm, David (1952). “A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of "Hidden Variables" I”. Physical Review 85: 166–179. [http://dx.doi.org/10.1103%2FPhysRev.85.166 DOI: 10.1103/PhysRev.85.166].</ref><ref>Bohm, David (1952). “A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of "Hidden Variables", II”. Physical Review 85: 180–193. [http://dx.doi.org/10.1103%2FPhysRev.85.180 DOI: 10.1103/PhysRev.85.180].</ref>を発表する。

1964年、ジョン・スチュワート・ベルが、隠れた変数理論を検証する「ベルの不等式」<ref>Bell, J. S. Physics 1964, 1, 195; reproduced as Bell, J. S. Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics; Cambridge University Press, 1987, Ch. 2.</ref>を発表した。
この不等式の検証実験をアラン・アスペらが行ない、局所的な隠れた版数理論を否定したとされるが、実験の不備を指摘する声もある。
1967年、コッヘン・シュペッカーの定理<ref>S.
Kochen and E.P. Specker, "The problem of hidden variables in
quantum mechanics", ''Journal of Mathematics and Mechanics''
'''17''', 59-87 (1967).</ref>により、現在の量子力学に採用されている数学理論では、全ての可観測量に隠れた変数理論を適用できないことが証明された。
これにより、全ての可観測量に決まった値を割り振る隠れた変数理論は、事実上、潰えた。
しかし、一部の可観測量に限定して決まった値を割り振るなどの、隠れた変数理論の研究は、今でも、細々と続いている。

== 参考文献 ==
<references/>
==関連項目==
*[[量子力学]]
*[[ベルの定理]]
*[[コペンハーゲン解釈]]

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[[Category:量子力学]]

量子力学

2010-02-05T11:24:51Z

Ryon: /* 主な歴史 */

'''量子力学'''（りょうしりきがく）は、微視的（素粒子、原子、分子等の非常に小さなスケールの）現象を扱う物理学の理論である。

== 概要 ==
最小単位を持ちそれ以上に分割できない物を[[量子]]と呼ぶ。
微視的な量子は、一ヶ所に凝縮され克つ最小単位のある粒子的な性質と、空間的な広がりがあり克つ最小単位のない波の性質の、２つの性質を持つ（[[物質波]]）を持つことが知られている。
このような性質を説明するために、波が示す確率分布に従って粒子が観測されるとされている（[[確率解釈]]、または、確率規則）。
== 主な歴史 ==
古くから、光は波か粒子か、の論争があった。
19世紀初頭の[[トーマス・ヤング]]による光の干渉実験により、一時は、光は波であると決着した。
1864年、[[ジェームズ・クラーク・マクスウェル]]は、それまでの電気及び磁気の法則をいくつかの微積分方程式にまとめた（[[マクスウェルの方程式]]）。
方程式を解いたマクスウェルは、電磁波の存在を予測し、電磁波の速度も計算した。
その電磁波の速度の計算値は、当時の光の速度の実測値に非常に近いため、マクスウェルは、光も電磁波の一種であると予測した。

1900年、[[マックス・プランク]]は、[[黒体放射]]の研究から、光のエネルギーに波長と[[プランク定数]]で表せる最小単位があることを発見した（[[プランクの法則]]）。
1905年、[[アルベルト・アインシュタイン]]は、光がプランクの法則に従うエネルギーを持つ粒子であると仮定すれば[[光電効果]]が上手く説明できるとした（[[光量子仮説]]）。
1923年、[[アーサー・コンプトン]]が発見した[[コンプトン効果]]は、光量子仮説の裏付けとなった。

1924年、[[ルイ・ド・ブロイ]]は、光量子仮説とは逆に、粒子にも波の性質があるとする仮説（[[物質波]]）を発表した。
1927年の[[クリントン・デイヴィソン]]らによるニッケル単結晶による電子線の回折実験により、電子に物質波が存在することが証明された。
1926年、[[エルヴィン・シュレーディンガー]]は、物質波を表す[[シュレーディンガー方程式]]を発表した。
1926年、マックス・ボルンは、波が示す確率分布に従って粒子が観測されるとする確率解釈を発表した。

1927年、[[ヴェルナー・ハイゼンベルク]]は、１つの量子について、２つ以上の[[可観測量]]を同時に克つ正確に測定することは出来ないとする[[不確定性原理]]を発表した。
1932年、[[ジョン・フォン・ノイマン]]は、"Mathematical Foundations of Quantum Mechanics"（[[量子力学の数学的基礎]]）と題した書籍で、今日の量子力学の数学理論の基礎となる法則を発表した<ref>『量子力学の数学的基礎』井上健・広重徹・恒藤敏彦訳、みすず書房、1957</ref>。
ジョン・フォン・ノイマンは、[[波動関数]]は複数の異なる状態ベクトルが重なりあった状態で時間発展しているとし、理論と観測結果と整合させるために射影仮説を導入した<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>。
射影仮説では、観測行為によって、異なる状態ベクトル間の干渉がなくなり、確率解釈に従って、そのうちの１つが選ばれて[[可観測量]]が決定される（波動関数の収縮とも呼ばれる）とする。
しかし、何が「観測」かは明確に定義されていない。
=== 原子モデル ===
1911年、[[アーネスト・ラザフォード]]は、[[ラザフォード散乱]]により、[[ジョゼフ・ジョン・トムソン]]の[[原子モデル]]が間違っており、[[原子核]]の周りを[[電子]]が周回するモデルが正しいことを証明した。
しかし、このモデルでは、マクスウェルの方程式により、電磁波を放出して、[[原子]]が瞬時に崩壊してしまうとされ、理論と現実の差が問題となった。

1913年、[[ニールス・ボーア]]は、[[水素]]原子の輝線スペクトルが、ほぼ整数比の飛び飛びの値を持つことに気付いて、このことから、原子中の電子は飛び飛びの軌道を取るとする[[ボーアの量子条件]]を発表した。
ボーアの量子条件を満たす電子の軌道では、物質波が[[定常波]]となり、ボーアの量子条件の強力な裏付けとなった。

== 隠れた変数理論 ==
アルベルト・アインシュタインを初めとする著名な物理学者は、特定の量子の特定の時刻における可観測量は、観測が困難なだけであって、決まった値を取るとする[[隠れた変数理論]]を主張した。
ジョン・フォン・ノイマンは、自著"Mathematical Foundations of Quantum Mechanics"の中で、隠れた変数理論が不可能であると証明したとされる。
しかし、1952年、[[デヴィッド・ボーム]]は、フォン・ノイマンの証明を突破した非局所的隠れた変数理論の式<ref>Bohm, David (1952). “A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of "Hidden Variables" I”. Physical Review 85: 166–179. [http://dx.doi.org/10.1103%2FPhysRev.85.166 DOI: 10.1103/PhysRev.85.166].</ref><ref>Bohm, David (1952). “A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of "Hidden Variables", II”. Physical Review 85: 180–193. [http://dx.doi.org/10.1103%2FPhysRev.85.180 DOI: 10.1103/PhysRev.85.180].</ref>を発表する。
その後、1967年、コッヘン・シュペッカーの定理<ref>S.
Kochen and E.P. Specker, "The problem of hidden variables in
quantum mechanics", ''Journal of Mathematics and Mechanics''
'''17''', 59-87 (1967).</ref>により、現在の量子力学に採用されている数学理論では、全ての可観測量に隠れた変数理論を適用できないことが証明された。
これにより、全ての可観測量に決まった値を割り振る隠れた変数理論は、事実上、潰えたとされる。
== 注釈 ==
<references/>
==関連項目==

*[[二重スリット実験]]
*[[観測問題]]
*[[シュレーディンガーの猫]]
*[[隠れた変数理論]]
*[[コペンハーゲン解釈]]
*[[多世界解釈]]

{{DEFAULTSORT:りようしりきかく}}
[[Category:量子力学]]

量子力学

2010-02-05T11:23:23Z

Ryon: /* 主な歴史 */

'''量子力学'''（りょうしりきがく）は、微視的（素粒子、原子、分子等の非常に小さなスケールの）現象を扱う物理学の理論である。

== 概要 ==
最小単位を持ちそれ以上に分割できない物を[[量子]]と呼ぶ。
微視的な量子は、一ヶ所に凝縮され克つ最小単位のある粒子的な性質と、空間的な広がりがあり克つ最小単位のない波の性質の、２つの性質を持つ（[[物質波]]）を持つことが知られている。
このような性質を説明するために、波が示す確率分布に従って粒子が観測されるとされている（[[確率解釈]]、または、確率規則）。
== 主な歴史 ==
古くから、光は波か粒子か、の論争があった。
19世紀初頭の[[トーマス・ヤング]]による光の干渉実験により、一時は、光は波であると決着した。
1864年、[[ジェームズ・クラーク・マクスウェル]]は、それまでの電気及び磁気の法則をいくつかの微積分方程式にまとめた（[[マクスウェルの方程式]]）。
方程式を解いたマクスウェルは、電磁波の存在を予測し、電磁波の速度も計算した。
その電磁波の速度の計算値は、当時の光の速度の実測値に非常に近いため、マクスウェルは、光も電磁波の一種であると予測した。

1900年、[[マックス・プランク]]は、[[黒体放射]]の研究から、光のエネルギーに波長と[[プランク定数]]で表せる最小単位があることを発見した（[[プランクの法則]]）。
1905年、[[アルベルト・アインシュタイン]]は、光がプランクの法則に従うエネルギーを持つ粒子であると仮定すれば[[光電効果]]が上手く説明できるとした（[[光量子仮説]]）。
1923年、[[アーサー・コンプトン]]が発見した[[コンプトン効果]]は、光量子仮説の裏付けとなった。

1924年、[[ルイ・ド・ブロイ]]は、光量子仮説とは逆に、粒子にも波の性質があるとする仮説（[[物質波]]）を発表した。
1927年の[[クリントン・デイヴィソン]]らによるニッケル単結晶による電子線の回折実験により、電子に物質波が存在することが証明された。
1926年、[[エルヴィン・シュレーディンガー]]は、物質波を表す[[シュレーディンガー方程式]]を発表した。
1926年、マックス・ボルンは、波が示す確率分布に従って粒子が観測されるとする[[確率解釈]]（または、確率規則）を発表した。

1927年、[[ヴェルナー・ハイゼンベルク]]は、１つの量子について、２つ以上の[[可観測量]]を同時に克つ正確に測定することは出来ないとする[[不確定性原理]]を発表した。
1932年、[[ジョン・フォン・ノイマン]]は、"Mathematical Foundations of Quantum Mechanics"（[[量子力学の数学的基礎]]）と題した書籍で、今日の量子力学の数学理論の基礎となる法則を発表した<ref>『量子力学の数学的基礎』井上健・広重徹・恒藤敏彦訳、みすず書房、1957</ref>。
ジョン・フォン・ノイマンは、[[波動関数]]は複数の異なる状態ベクトルが重なりあった状態で時間発展しているとし、理論と観測結果と整合させるために射影仮説を導入した<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>。
射影仮説では、観測行為によって、異なる状態ベクトル間の干渉がなくなり、[[確率解釈]]に従って、そのうちの１つが選ばれて[[可観測量]]が決定される（波動関数の収縮とも呼ばれる）とする。
しかし、何が「観測」かは明確に定義されていない。
=== 原子モデル ===
1911年、[[アーネスト・ラザフォード]]は、[[ラザフォード散乱]]により、[[ジョゼフ・ジョン・トムソン]]の[[原子モデル]]が間違っており、[[原子核]]の周りを[[電子]]が周回するモデルが正しいことを証明した。
しかし、このモデルでは、マクスウェルの方程式により、電磁波を放出して、[[原子]]が瞬時に崩壊してしまうとされ、理論と現実の差が問題となった。

1913年、[[ニールス・ボーア]]は、[[水素]]原子の輝線スペクトルが、ほぼ整数比の飛び飛びの値を持つことに気付いて、このことから、原子中の電子は飛び飛びの軌道を取るとする[[ボーアの量子条件]]を発表した。
ボーアの量子条件を満たす電子の軌道では、物質波が[[定常波]]となり、ボーアの量子条件の強力な裏付けとなった。

== 隠れた変数理論 ==
アルベルト・アインシュタインを初めとする著名な物理学者は、特定の量子の特定の時刻における可観測量は、観測が困難なだけであって、決まった値を取るとする[[隠れた変数理論]]を主張した。
ジョン・フォン・ノイマンは、自著"Mathematical Foundations of Quantum Mechanics"の中で、隠れた変数理論が不可能であると証明したとされる。
しかし、1952年、[[デヴィッド・ボーム]]は、フォン・ノイマンの証明を突破した非局所的隠れた変数理論の式<ref>Bohm, David (1952). “A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of "Hidden Variables" I”. Physical Review 85: 166–179. [http://dx.doi.org/10.1103%2FPhysRev.85.166 DOI: 10.1103/PhysRev.85.166].</ref><ref>Bohm, David (1952). “A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of "Hidden Variables", II”. Physical Review 85: 180–193. [http://dx.doi.org/10.1103%2FPhysRev.85.180 DOI: 10.1103/PhysRev.85.180].</ref>を発表する。
その後、1967年、コッヘン・シュペッカーの定理<ref>S.
Kochen and E.P. Specker, "The problem of hidden variables in
quantum mechanics", ''Journal of Mathematics and Mechanics''
'''17''', 59-87 (1967).</ref>により、現在の量子力学に採用されている数学理論では、全ての可観測量に隠れた変数理論を適用できないことが証明された。
これにより、全ての可観測量に決まった値を割り振る隠れた変数理論は、事実上、潰えたとされる。
== 注釈 ==
<references/>
==関連項目==

*[[二重スリット実験]]
*[[観測問題]]
*[[シュレーディンガーの猫]]
*[[隠れた変数理論]]
*[[コペンハーゲン解釈]]
*[[多世界解釈]]

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[[Category:量子力学]]

量子力学

2010-02-05T11:16:10Z

Ryon:

'''量子力学'''（りょうしりきがく）は、微視的（素粒子、原子、分子等の非常に小さなスケールの）現象を扱う物理学の理論である。

== 概要 ==
最小単位を持ちそれ以上に分割できない物を[[量子]]と呼ぶ。
微視的な量子は、一ヶ所に凝縮され克つ最小単位のある粒子的な性質と、空間的な広がりがあり克つ最小単位のない波の性質の、２つの性質を持つ（[[物質波]]）を持つことが知られている。
このような性質を説明するために、波が示す確率分布に従って粒子が観測されるとされている（[[確率解釈]]、または、確率規則）。
== 主な歴史 ==
古くから、光は波か粒子か、の論争があった。
19世紀初頭の[[トーマス・ヤング]]による光の干渉実験により、一時は、光は波であると決着した。
1864年、[[ジェームズ・クラーク・マクスウェル]]は、それまでの電気及び磁気の法則をいくつかの微積分方程式にまとめた（[[マクスウェルの方程式]]）。
方程式を解いたマクスウェルは、電磁波の存在を予測し、電磁波の速度も計算した。
その電磁波の速度の計算値は、当時の光の速度の実測値に非常に近いため、マクスウェルは、光も電磁波の一種であると予測した。

1900年、[[マックス・プランク]]は、[[黒体放射]]の研究から、光のエネルギーに波長と[[プランク定数]]で表せる最小単位があることを発見した（[[プランクの法則]]）。
1905年、[[アルベルト・アインシュタイン]]は、光がプランクの法則に従うエネルギーを持つ粒子であると仮定すれば[[光電効果]]が上手く説明できるとした（[[光量子仮説]]）。
1923年、[[アーサー・コンプトン]]が発見した[[コンプトン効果]]は、光量子仮説の裏付けとなった。

1924年、[[ルイ・ド・ブロイ]]は、光量子仮説とは逆に、粒子にも波の性質があるとする仮説（[[物質波]]）を発表した。
1927年の[[クリントン・デイヴィソン]]らによるニッケル単結晶による電子線の回折実験により、電子に物質波が存在することが証明された。
1926年、[[エルヴィン・シュレーディンガー]]は、物質波を表す[[シュレーディンガー方程式]]を発表した。
1926年、マックス・ボルンは、波が示す確率分布に従って粒子が観測されるとする[[確率解釈]]（または、確率規則）を発表した。

1927年、[[ヴェルナー・ハイゼンベルク]]は、１つの量子について、２つ以上の[[可観測量]]を同時に克つ正確に測定することは出来ないとする[[不確定性原理]]を発表した。
1932年、[[ジョン・フォン・ノイマン]]は、"Mathematical Foundations of Quantum Mechanics"（[[量子力学の数学的基礎]]）と題した書籍で、今日の量子力学の数学理論の基礎となる法則を発表した<ref>『量子力学の数学的基礎』井上健・広重徹・恒藤敏彦訳、みすず書房、1957</ref>。
=== 原子モデル ===
1911年、[[アーネスト・ラザフォード]]は、[[ラザフォード散乱]]により、[[ジョゼフ・ジョン・トムソン]]の[[原子モデル]]が間違っており、[[原子核]]の周りを[[電子]]が周回するモデルが正しいことを証明した。
しかし、このモデルでは、マクスウェルの方程式により、電磁波を放出して、[[原子]]が瞬時に崩壊してしまうとされ、理論と現実の差が問題となった。

1913年、[[ニールス・ボーア]]は、[[水素]]原子の輝線スペクトルが、ほぼ整数比の飛び飛びの値を持つことに気付いて、このことから、原子中の電子は飛び飛びの軌道を取るとする[[ボーアの量子条件]]を発表した。
ボーアの量子条件を満たす電子の軌道では、物質波が[[定常波]]となり、ボーアの量子条件の強力な裏付けとなった。
== 隠れた変数理論 ==
アルベルト・アインシュタインを初めとする著名な物理学者は、特定の量子の特定の時刻における可観測量は、観測が困難なだけであって、決まった値を取るとする[[隠れた変数理論]]を主張した。
ジョン・フォン・ノイマンは、自著"Mathematical Foundations of Quantum Mechanics"の中で、隠れた変数理論が不可能であると証明したとされる。
しかし、1952年、[[デヴィッド・ボーム]]は、フォン・ノイマンの証明を突破した非局所的隠れた変数理論の式<ref>Bohm, David (1952). “A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of "Hidden Variables" I”. Physical Review 85: 166–179. [http://dx.doi.org/10.1103%2FPhysRev.85.166 DOI: 10.1103/PhysRev.85.166].</ref><ref>Bohm, David (1952). “A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of "Hidden Variables", II”. Physical Review 85: 180–193. [http://dx.doi.org/10.1103%2FPhysRev.85.180 DOI: 10.1103/PhysRev.85.180].</ref>を発表する。
その後、1967年、コッヘン・シュペッカーの定理<ref>S.
Kochen and E.P. Specker, "The problem of hidden variables in
quantum mechanics", ''Journal of Mathematics and Mechanics''
'''17''', 59-87 (1967).</ref>により、現在の量子力学に採用されている数学理論では、全ての可観測量に隠れた変数理論を適用できないことが証明された。
これにより、全ての可観測量に決まった値を割り振る隠れた変数理論は、事実上、潰えたとされる。
== 注釈 ==
<references/>
==関連項目==

*[[二重スリット実験]]
*[[観測問題]]
*[[シュレーディンガーの猫]]
*[[隠れた変数理論]]
*[[コペンハーゲン解釈]]
*[[多世界解釈]]

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[[Category:量子力学]]

コペンハーゲン解釈

2010-02-05T11:10:40Z

Ryon: /* コペンハーゲン解釈の特徴 */

'''コペンハーゲン解釈'''（コペンハーゲンかいしゃく）は、[[量子力学]]の[[解釈]]の一つである。
余計な仮定を含まず、実験結果のみを受け入れ、フォン・ノイマンの[[射影仮説]]を素直にそのまま適用する。
現代の量子力学の主流解釈であるとされている。
== コペンハーゲン解釈の特徴 ==
一口にコペンハーゲン解釈と言っても、実は、様々な解釈の集合体であり、明確な合意事項は少ない<ref>[http://www005.upp.so-net.ne.jp/yoshida_n/qa_a80.htm 吉田伸夫『質問集』]</ref>。最小限の共通事項は、実験結果を重視し、背後にある実在は考えないものとされる<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳『量子力学の解釈問題―実験が示唆する「多世界」の実在』P.104</ref>。

量子力学の各種実験結果は、[[粒子]]が空間的に一点に存在することを示しているが、同時に、空間的に広がりを持つ波の存在も示している。そして、いつどのようにして広がりを失ったかについては分からない。そこで、[[波動関数]]は複数の異なる状態ベクトルが重なりあった状態で時間発展しているとし、観測結果と整合させるために射影仮説を導入する<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>。射影仮説では、観測行為によって、異なる状態ベクトル間の干渉がなくなり、[[確率解釈]]に従って、そのうちの１つが選ばれて[[可観測量]]が決定される（波動関数の収縮とも呼ばれる）とする。尚、「観測」が何を示すのかは曖昧で、具体的な定義はない。

== 補足 ==
コペンハーゲン解釈以外にも様々な解釈があるが「標準的なコペンハーゲン解釈は、現代的な量子測定理論の教えに従って正しく使えば、今のところ全く不都合はなく、別の様々な解釈は、自然科学としては単なる言い換えに過ぎない」<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/~shmz/zakkifiles/07-06-05.html 清水明「量子測定理論入門」]</ref>とされる。
*[[量子デコヒーレンス理論]]
:収縮メカニズムのみを説明する理論。相互作用を及ぼす相手の大きさによって収縮速度が変化する<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.131-138,167,168</ref>。原理的に[[シュレーディンガーの猫]]等の[[観測問題]]を解決可能だが、数学的厳密さに欠ける<ref>[http://www005.upp.so-net.ne.jp/yoshida_n/kasetsu/subject/sub13.htm 吉田伸夫「シュレディンガーの猫」]</ref>。
*GRW
:収縮メカニズムのみを説明する理論。システム全体の粒子の数が収縮速度を決める<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.255-256</ref>。
*[[多世界解釈]]
:[[量子もつれ]]による一貫した歴史を式に表現したものは、エヴェレットの定式化と呼ばれる。
:量子デコヒーレンス（干渉性の喪失）理論によって、異なる状態ベクトル間の干渉が失われるとされる。
:デコヒーレンス後の異なる状態ベクトルは全て実在すると考える。（＝多世界の実在）
:多世界解釈には、コペンハーゲン解釈と同等の仮定を内包しており<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/handai2009.pdf 清水明"Modern Theory of Quantum Measurement and its Application"]</ref>、その他にも多世界の実在を仮定している。
*Consistent histories
:多世界の実在を仮定しないこと以外は、多世界解釈とほぼ同じ。
*人間原理
:「観測者の意識が量子の状態を決める」とする解釈であり、コペンハーゲン解釈の一派に数えられることもあるが、現代の物理学者の支持は得られていない。
*デ・ブロイ－ボーム理論
:非局所的[[隠れた変数理論]]の一種。

== 注釈 ==
<references/>
== 関連項目 ==
*[[波動関数]]
*[[射影仮説]]
*[[観測問題]]
*[[隠れた変数理論]]
*[[多世界解釈]]
*[[二重スリット実験]]
*[[シュレーディンガーの猫]]

[[Category:量子力学|こへんはけんかいしやく]]

隠れた変数理論

2010-02-05T11:09:04Z

Ryon:

[[画像:Hiddenvariable.png|right]]

'''隠れた変数理論''' (かくれたへんすうりろん、hidden variable theory)とは、特定の量子の特定の時刻における[[可観測量]]は、観測が困難なだけであって、決まった値を取るとする理論である。そのために、量子力学の理論に未だ組み込まれていない変数（＝隠れた変数）を導入する。局所的な隠れた変数理論は一般人の日常間隔に最も近い解釈であるが、非局所的な隠れた変数理論は一般人の日常間隔からも遠い。[[アルベルト・アインシュタイン]]を初めとする著名な[[物理学者]]が主張していたが、現在の支持者は少数派となっている。
==歴史==
[[マックス・ボルン]]は1926年に波が示す確率分布に従って粒子が観測されるとする[[確率解釈]]を提唱した。これに対して、アルベルト・アインシュタインは、「神はサイコロを振らない」と反発したとされる<ref>マックス・ボルンへの私信（[[1926年]][[12月4日]]、
[http://www.alberteinstein.info/db/ViewDetails.do?DocumentID=38009 Albert Einstein Archives] reel 8, item 180）</ref>。

1932年、フォン・ノイマンは、今日の量子力学の数学的理論の元になる書籍を発行した<ref>『量子力学の数学的基礎』井上健・広重徹・恒藤敏彦訳、みすず書房、1957年。</ref>。フォン・ノイマンは、この中で、隠れた変数理論が実現しないことを証明したとされる。
これに反発したアルベルト・アインシュタインらは俗にERP論文と呼ばれる論文を発表し<ref>Einstein, A., Podolsky, B. and Rosen, N. (1935) [http://prola.aps.org/abstract/PR/v47/i10/p777_1 Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?], ''Phys. Rev.'' '''47''', 777-780</ref>、[[エルヴィン・シュレーディンガー]]は[[シュレーディンガーの猫]]と呼ばれる思考実験を発表した<ref>E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>。しかし、これらの論文では、フォン・ノイマンの数学的証明を覆すには至らなかった。

1952年、[[デヴィッド・ボーム]]は、フォン・ノイマンの証明を突破した非局所的隠れた変数理論の式<ref>Bohm, David (1952). “A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of "Hidden Variables" I”. Physical Review 85: 166–179. [http://dx.doi.org/10.1103%2FPhysRev.85.166 DOI: 10.1103/PhysRev.85.166].</ref><ref>Bohm, David (1952). “A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of "Hidden Variables", II”. Physical Review 85: 180–193. [http://dx.doi.org/10.1103%2FPhysRev.85.180 DOI: 10.1103/PhysRev.85.180].</ref>を発表する。

1964年、ジョン・スチュワート・ベルが、隠れた変数理論を検証する「ベルの不等式」<ref>Bell, J. S. Physics 1964, 1, 195; reproduced as Bell, J. S. Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics; Cambridge University Press, 1987, Ch. 2.</ref>を発表した。
この不等式の検証実験をアラン・アスペらが行ない、局所的な隠れた版数理論を否定したとされるが、実験の不備を指摘する声もある。
1967年、コッヘン・シュペッカーの定理<ref>S.
Kochen and E.P. Specker, "The problem of hidden variables in
quantum mechanics", ''Journal of Mathematics and Mechanics''
'''17''', 59-87 (1967).</ref>により、現在の量子力学に採用されている数学理論では、全ての可観測量に隠れた変数理論を適用できないことが証明された。
これにより、全ての可観測量に決まった値を割り振る隠れた変数理論は、事実上、潰えた。
しかし、一部の可観測量に限定して決まった値を割り振るなどの、隠れた変数理論の研究は、今でも、細々と続いている。

== 参考文献 ==
<references/>
==関連項目==
*[[ベルの定理]]
*[[コペンハーゲン解釈]]

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[[Category:量子力学]]

量子力学

2010-02-05T11:08:20Z

Ryon:

2010-02-03T17:56:21Z

Ryon: /* 関連項目 */

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'''シュレーディンガーの猫'''（シュレーディンガーのねこ）とは、[[物理学者]]の[[エルヴィン・シュレーディンガー]]が文献<ref name="Spaper">E. Schrödinger, "Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik" Naturwissenschaften, 23（1935) pp.807-812 [http://www.springerlink.com/content/l50v426520375016/], pp. 823-828 [http://www.springerlink.com/content/hl6541202ukn4741/], pp. 844-849 [http://www.springerlink.com/content/m489741169604131],
英訳 Proceedings of American Philosophical Society 124 (1980) pp. 323-338 [http://links.jstor.org/sici?sici=0003-049X%2819801010%29124%3A5%3C323%3ATPSIQM%3E2.0.CO%3B2-4] [http://www.tu-harburg.de/rzt/rzt/it/QM/cat.html]
</ref>で提唱した[[量子論]]に関する[[思考実験]]である。この思考実験は、かつて、[[ジョン・フォン・ノイマン|ノイマン]]-[[ユージン・ウィグナー|ウィグナー]]理論に対する批判としてシュレーディンガーによって提出されたパラドックス<ref>並木美喜雄(1992)「量子力学入門」岩波新書 120頁</ref>であり、量子力学の統計的解釈が問題を引き起こすことを指摘した。



また、これはあくまで思考実験であって、実際の実験ではない。量子物理学者が量子力学の謎を解くために実際に猫を何匹も殺しているわけではないので、[[動物愛護]]の点でも問題はないし、物理学者が特に残酷なわけでもない。

[[画像:Schrodingerscat.jpg|350px|right]]

== 思考実験の内容 ==
まず、蓋のある箱を用意する。この中に[[猫]]を一匹入れる。箱の中には他に、放射性物質の[[ラジウム]]、粒子検出器、[[シアン化水素|青酸]]ガスの発生装置を入れておく。

もし箱の中にあるラジウムが[[アルファ粒子]]を出すと、これを検出器が感知し、その先についた青酸ガスの発生装置が作動し、猫は死ぬ。しかし、アルファ粒子が出なければ検出器は作動せず、猫は生き残る。

この実験において、ある時間内にラジウムがアルファ粒子を出すかどうかは完全に確率の問題である。仮に1時間でアルファ粒子が出る確率が50%だとして、この箱の蓋を閉めて1時間放置したとする。1時間後、猫は生きているだろうか。それとも死んでいるだろうか。蓋を開ける前は、生きている状態と死んでいる状態の重ね合わせなのだろうか。

すなわち、ラジウムがアルファ粒子を出したかどうかという量子的な問題が、猫が生きているかどうかという通常の世界に投影されたわけである。

== 背景 ==
[[フォン・ノイマン]]によって完成させられた、量子力学の統計的方法は多くの科学者から、その実用的な側面で受け入れられたが、一方でこの方法は量子の単一過程（たとえば、一つの原子がいつ光を輻射するか）については確率的にしかわからない。このことはこの方法の”不完全さ”を指摘されることとなる<ref>ここで"不完全さ"に"..."が付いている一因は、より完全な記述法がそもそも無いならば古典力学的な観点から不完全と呼ぶことに量子力学的には意味がなくなることにもある。記述の完全さを数値であらわして実験で測定に掛ける事が出来る事が後の研究で知られている。[[ベルの不等式]]などを参照。</ref>。そのような代表的な例としては[[アインシュタイン＝ポドルスキー＝ローゼンのパラドックス]]（EPRパラドックス）が挙げられる。以下[[マックス・ヤンマー|M.ヤンマー]]の解釈に従って解説する。

M.ヤンマーはこのEPRパラドックスがシュレーディンガーが猫のパラドックスを発表する背景にあった事をその著書<ref>マックス・ヤンマー著/井上健訳「量子力学の哲学」p.p.245～260</ref>の中に記している。シュレーディンガーはその論文<ref name="Spaper"/>の初めの部分にこのEPRパラドックスの結果を再確認し、それを量子力学の深刻な欠陥の一つの表れと見なした。
さらに、シュレーディンガーはこの論文でEPRパラドックスとは違った、量子力学の"欠陥"についての指摘を行った。それがシュレーディンガーの猫のパラドックスである。

== シュレーディンガーの猫が指摘した物 ==
フォン・ノイマンの統計的方法の示すところは、[[隠れた変数理論]]は成り立たず（後に、[[デヴィッド・ボーム]]がノイマンの証明を覆す）、「可観測量を決定するためには観測行為が必要となる（射影仮説）」というものである。<ref>[http://as2.c.u-tokyo.ac.jp/archive/MathSci469(2002).pdf 清水明「量子測定の原理とその問題点」]</ref>つまり、量子的な系と観測装置まで含めた全系の状態は観測されない限り、もつれ合ったままの関数によって記述される。そうであるならば、観測装置自体を箱で囲い、観測されないようにしてしまえばどうなるであろうか。

今、量子的な系で知られるある放射性原子を考えると、原子の状態を表す関数は
: ｜原子の状態>=｜放射線を放出する>+｜放射線を放出しない>
という二つの状態の重ね合わせによって表される。この放射性原子を上に示したような装置と猫とともに箱の中にしまった場合、上の主張が正しいならば、
: ｜箱の中の状態>＝｜放射線が放出され猫が死んでいる>+｜放射線が放出されず猫は生きている>
という重ね合わせの状態になっているはずである。つまり、箱の中では、箱を開けてそれを確認するまで、猫が死んでいるのと生きているのとが重ね合った状態になっているというのである。もし、これが現実であるとするならば、「マクロスコピックな観測をすれば別々の物とはっきり認める事が出来るはずのマクロスコピックな系の諸状態は観測されていようといまいと区別される」という”状態見分けの原理”と矛盾し、<ref>[[マックス・ヤンマー]]著/井上健訳『量子力学の哲学』p.251</ref>（要は、現実と照らし合わせて受け入れがたく）量子力学的記述が完成されていない事を示している。

このような重ね合わせの不思議さは、シュレーディンガー以前から考えられていたことであるが、M.ヤンマーはこの例が他の例と違うところは、観測という過程によって行き着く先が猫の生と死という相互に排他的でかつ相矛盾する性質を持った二つの間の選択になっているということである、と指摘している。

== 実用的な解決 ==
しかし、このような不完全さは実用的には問題ない事も述べられている。M.ヤンマーはH.Puttnamの言葉を引用している。要約すると、「たいていの物理学者はマクロスコピックな観測はつねにはっきりした値を保持していることを受け入れている。猫の例でいえば、マクロな観測とは猫が電気的に殺されるとするならばそれ自体がマクロな観測であり、猫がその電気を感じるか感じないかというそのときなのである。」

しかし、一方でH.Puttnamこのようにも述べている:
「しかし、シュレーディンガーの猫の持つ知的な意義は、そうした事によって損なわれるわけではない。マクロスコピックな観測がいついかなる時もはっきりとした値を保持するという原理は量子力学という基礎から導きだされるのではなく、むしろそれは付加的な仮定として引き入れられている、ということである。」



== 観測問題 ==
Puttnamが指摘したように、マクロスコピックな観測がいつもはっきりした値であるという原理は、経験的に得られた仮定でしかない。可観測量がどのような過程において決定されるかは明らかになっていない。現在の物理学の知見では、可観測量を決定する物理現象を特定できず、「観測」が何を示すのか定義できない。つまり、実用的な問題は無いにしてもシュレーディンガーが示した量子力学の不完全性が克服されたわけではない。このことは、EPRパラドックスなどと併せて[[観測問題]]と呼ばれる。この観測問題は物質の認識や実在性と関わり科学・哲学の分野において未だ議論の続いている問題として残っている。

また、シュレーディンガーの猫を変形したものに、ウィグナーの友人のパラドックス<ref>並木美喜雄(1992)「量子力学入門」岩波新書 167頁</ref>がある。これは、ガスの発生装置をランプに、猫をウィグナーの友人に置き換えたものである。この場合、箱の外の観測者が箱の中の友人に観測結果を尋ねることが観測であるのか、それとも箱の中の友人がすでに観測を終えているのかという問題が生じる。

== 様々な解釈 ==

=== コペンハーゲン派の解釈 ===
[[コペンハーゲン解釈]]で採用される[[射影仮説]]では、観測問題に全く踏み込んでいない。
コペンハーゲン解釈では、実験結果を重視し背後にある実在は考えないものとしているので、観測問題の解決策は示さない。



=== エヴェレット解釈（多世界解釈） ===
[[多世界解釈]]では、[[量子デコヒーレンス理論]]を採用することで観測問題の解決を図っている。
量子デコヒーレンス理論では、相互作用を及ぼす相手の大きさによって[[波動関数]]の収縮速度が変化する<ref>Colin Bruce著/和田純夫訳「量子力学の解釈問題―実験が示唆する『多世界』の実在」P.131-138,167,168</ref>。
結果として、ミクロ系の相互作用では収縮が殆ど進まないのに対して、マクロ系と相互作用すると瞬時に収縮が起きる。
シュレーディンガーの猫では、検出器や発生装置や青酸ガス等との相互作用により、波動関数が瞬時に収縮し、猫の生死の重ねあわせは生じない。
尚、量子デコヒーレンス理論は、多世界解釈特有の理論ではない。










== 科学以外の分野に与えた影響 ==
この思考実験は[[哲学]]や[[文学]]、[[ゲーム]]などの分野にも影響を与えている。

=== 科学哲学における議論 ===
量子力学の[[解釈問題]]の議論の前提となる科学的定義に関する[[科学哲学]]において、この思考実験はしばしば議題に上る<ref>高林武彦著、保江邦夫編『量子力学観測と解釈問題』海鳴社 2001年 ISBN 4-87525-204-8</ref>。この場合は、量子力学の理論的枠組みが、従来の科学哲学に基づいた定義にそぐわないことを指摘する上で、この思考実験が引用される。

=== 心の哲学における議論 ===
[[心の哲学]]において心の因果作用（→[[因果的閉鎖性|物理領域の因果的閉鎖性]]の項を参照）を議論するにあたって、[[量子力学]]の確率過程が問題となってくる場合においても、この思考実験はしばしば議題に上る。<ref>『デイヴィッド・チャーマーズ著, 林一訳「意識する心」2001 ISBN 4-8269-0106-2』の407-435頁。「量子力学の解釈」</ref>。

=== ゲームへの影響 ===
[[ローグライクゲーム]]の[[NetHack]]では、登場する敵の量子[[物理学者]]はときどき大きな箱を落とす。その中にはシュレーディンガーの猫と名付けられた家猫が入っていて、ゲームのコード上では箱をプレーヤーが開けた際に50%の確率で猫の生死が確定する<ref>[http://nethack.wikia.com/wiki/Quantum_mechanic Wikihackの記事], [http://www.hackaholic.net/pukiwiki/index.php?%CE%CC%BB%D2%CA%AA%CD%FD%B3%D8%BC%D4 hackaholic の記事]。</ref>。

== 参考文献 ==
<references/>

== 関連項目 ==
{{Commons|Schrödinger's cat}}
* [[観測問題]]
* [[隠れた変数理論]]
* [[コペンハーゲン解釈]]
* [[多世界解釈]]
* [[重ね合わせ]]
* [[量子デコヒーレンス]]

[[Category:量子力学|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:パラドックス|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:思考実験|しゆれていんかあのねこ]]
[[Category:架空のネコ|しゆれていんかあのねこ]]

[[en:Schrödinger's_cat]]
[[eu:Schrodingeren_katu]]
*[[wiki:シュレーディンガーの猫]]

トーク:シュレーディンガーの猫

2010-02-03T17:54:29Z

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Wikipediaのコピペ状態を全面改訂で解消したい。-[[利用者:Ryon|ryon]] 2010年2月4日 (木) 02:54 (JST)