気功師から見たバレエとヒーリングのコツ~「まといのば」ブログ

四ツ谷にありますバレリーナ専門の気功整体「まといのば」のブログです。
気功師から見たバレエとヒーリングのコツを公開します。
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光速を超えたニュートリノに続き、ハイゼンベルグの不確定性原理をも破る実験結果が出たとの報道があります。
相対論はともかく、量子論の基本法則である不確定性原理までゆらぐのであろうか?と思う方も多いと思います。

例えば、報道は以下の通り、読売新聞です「不確定性原理に欠陥…量子物理学の原理崩す成果」以下、リンク切れを考慮して全文を引用します。
(引用開始)
電子など小さな粒子の位置や速度を同時に正しく測定することは不可能とする「ハイゼンベルクの不確定性原理」が、常には成り立たないとする実験結果を、ウィーン工科大と名古屋大の研究チームがまとめた。

 80年以上前に提唱された量子物理学の基本原理を崩す成果で、ナノ科学での新たな測定技術開発の手がかりになるという。15日付の科学誌ネイチャー・フィジックス電子版に掲載される。

 物が見えるのは、物に当たった光が反射して、私たちの目に届くからだ。時間をおいて2度見れば、物の動き(速度)がわかる。ただ、光は波長が短いほどエネルギーが大きいので、小さな粒子を見る場合に問題が生じる。短い波長の光を使うほど、粒子の位置は詳しく測れるが、反射した時に粒子をはね飛ばすので、元の速度は測れなくなる。

 このため、位置と速度は、一方を正確に測ろうとすると、もう片方の誤差が増える。これが不確定性原理で、ドイツの物理学者ハイゼンベルクが1927年に提唱。32年にノーベル物理学賞を受賞している。

 同工科大の長谷川祐司准教授らは、原子核を構成する中性子について、「スピン」という量を測定した。2種類のスピンを測ると、位置と速度の測定に相当する。その結果、二つのスピンを極めて正確に測定でき、不確定性原理を表す数式で示される誤差を下回った。

 同原理の不成立を別の数式を使って主張してきた共同研究者の小澤正直・名古屋大教授は「小さい粒子でも、位置も速度も正確に測れることが実験でも実証できた。新しい測定技術や解読不可能な量子暗号の開発などへの道が開けるのではないか」と話している。

(2012年1月16日08時12分 読売新聞)

(引用終了)

タイトルはいわば釣りです。本文を読むとタイトルで想定されるものが大げさであることがわかります。ただ冷静なタイトルのニュースは特にネットでは読まれないので、タイトルはいつも過剰にならざるを得ないと言えます。たとえミスリードさせてもです。

で、何が起きたかと言えば、ハイゼンベルグの不確定性原理の式が修正されたということです。理論的な修正自体は2003年に発表されています。今回は実験である程度検証できたということです。少なくともハイゼンベルグの式が成立しない現象が予測通り現れたということです。

ハイゼンベルグの不確定性原理の式に変わられる式は小澤の不等式と呼ばれます。
小澤正直教授はハイゼンベルグの不等式に2つの項を追加することでより正確にしました。

以下の式はWikipedeiaからの引用。
小澤の不等式: ε(Q)η(P)+ε(Q)σ(P)+σ(Q)η(P)≧h/4π 
(ハイゼンベルクの不確定性原理は ε(Q)η(P)≧h/4π)
(hはプランク定数、πは円周率)

良く見て欲しいのですが、単純にピンクの部分が増えているだけです。
これが小澤の不等式の素晴らしいところであり、理論としてできていたのが、今回ようやくそれが実験で検証されたというニュースです。

ハイゼンベルグは1927年に不確定性原理の式を発表(その後ノーベル賞を受賞)。このとき26歳(若い!)ちなみに、ノーベル賞を取ったのも31歳という若さ。
26歳の青年は大胆な思考実験で物理学の新しい局面を切り開いたが、見落としもありました。これはボーアも指摘しているようです。

見落としとは何かと言えば、2つの不確定性を混同したということです。
不確定性の1つ目はモノがもともと持っている量子ゆらぎです。これは観測にはよらないゆらぎです。また、もう1つは観測によって物体の状態に生じる乱れです。すなわち観測しようとして、光をぶつけると粒子が動いてしまう現象です。いわゆる観測問題です。
この2つの不確定性を混同して不確定性原理の式を創りました。

量子論で考えれば、量子ゆらぎは必ず存在し、観測しようと光子をぶつければモノは動いてしまいます。すなわち2つの不確定性があります。

その両者をきちんと分けて考えようという式が小澤の不等式です。

とは言え、もともとのモノの量子ゆらぎと測定によって生じる乱れにはほとんど相関関係は無いので、ほとんどの場合はハイゼンベルグの式が成り立つことは知られています。だからこそ、これまでそれほど問題になっていなかったのです。

しかし、成り立つことと正しいことは別。非常に限定された条件では、ハイゼンベルグの不等式は成立しなくなります。

すなわち、量子ゆらぎと測定によって生じる乱れとの間に相関関係があれば、「誤差ゼロ」の(に限りなく近い)測定も可能ということです。それを数式で示したのが小澤の不等式であり、それを実験で検証したのが、ウィーン工科大と名古屋大学の研究チームです。
正確にはハイゼンベルグの不等式が破られるという実験でした。素晴らしいことと思います。ある程度、時間をかけることで科学の世界の定説となり、教科書が書き替えられると思います。

これは相対論とニュートン力学と似ています。
もちろん相対論のインパクトは巨大ですが、式だけを見ていると似ています。
相対論の示す結果は我々の日常生活のオーダーでは、ニュートン力学と変わりません。
光速に近い運動をするときに、ニュートン力学は破綻し、アインシュタインの相対論の効果が現れます。
すなわち速度のvが光速のcにきわめて近いときは、ニュートン力学は成立しないのですが、我々の日常の世界のように速度が光速よりはるかに小さい時は、ローレンツ因子を見ても、ほとんど影響はありません。

気功師から見たバレエとヒーリングのコツ~まといのブログ-ローレンツ因子

新幹線に相対論の式を使う必要は無いのです。ニュートン力学で十分なのは科学的根拠があるのです。

このアナロジーで言えば、ハイゼンベルグの不等式はニュートン力学の運動方程式であり、それを拡張してより厳密にしたのが、小澤の不等式であり、光速に近い運動の方程式である相対論です。

光速度に近い運動と同じく、量子ゆらぎと測定による乱れが相関関係にあるという特殊な状況下では小澤の不等式が効いてきます。そして当然に教科書にせよ定説としてにせよ今後採用すべきは小澤の不等式です。

ですからハイゼンベルグの不確定性原理は小澤の不等式を持って完成される(もしくはアップデートされる)ということです。ニュートン力学と同じく、かつての不確定性原理の式は近似解として今後も活用されると思います。

今回の実験ついても小澤の不等式についても非常に参考になるのは
日経サイエンスの記事です。かつての小澤の不等式の記事(2004年)も掲載されています。無料で読むことができます。



p.s.蛇足ではありますが、 スピ系の皆さんやカルト、オカルトの皆さんが大喜びで「量子論オワタ」と言い出すのでしょうが、我々はきちんとカラクリを見抜いておきましょう。終わったのではなく、精度が上がったのです。そしてそれは次の量子コンピューターや量子暗号にとどまらない大きな可能性のトビラが開いたのです。

今回の該当記事は掲載されていないと思いますが、日経サイエンスに敬意を表して。
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