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ミクロの世界ではあいまいさを0にできない


本題に入る前に、まずはこんな質問をしてみたいと思います。

1.「光」は「粒子」ですか?それとも「波」ですか?
2.「電子」は「粒子」ですか?それとも「波」ですか?

普通の知識で答えれば1.は「波」、2.は「粒子」だと思います。
ということは、そうじゃないんだと思われましたよね。
その通りです。


1.の答えはアインシュタインがこのように出しています。
「光はエネルギーを持つ粒子の集まりである」
最初の質問の答えとしては、「波」であり「粒子」であるということです。

2.の答えはド・ブロイという物理学者が出しました。
「電子はなぜ原子核の周囲を回っていられるのか?」という問題に対する
答えを求めていったら「電子は波の性質を持っている」となったそうです。
つまり最初の質問の答えは「粒子」であり「波」であるということです。

電子だけじゃなく「あらゆる粒子が波の性質を持っている」と結論付けられ
ています。ということは、私たち自身も含むすべての物質が波の性質を
持っている、ということです。



さて、ここからが本題です。

高校物理では「ある時点で物体の位置と速度が分かれば、その後の位置
と速度も求められる」と習うと思います。

「そうじゃないの?」と思われた方のために言っておきます。
私たちが普通に目で見ている物体であれば、間違いではありません。
でもミクロの世界の粒子を見た場合には全然違ってくるんです。

ミクロの世界で粒子の位置と速度を測定しようとするとこうなってしまいます。
・位置を高い精度で測ろうとすると速度がわからなくなる
・速度を精密に測ろうとすると位置がボヤけてしまう

ハイゼンベルクという物理学者がこのことをこんな式で表しています。
(位置のあいまいさの幅)×(運動量のあいまいさの幅)>プランク定数
つまり「ミクロの世界ではあいまいさを0にできない」ということです。

この記事では分かりやすい言葉でお伝えしようとしているので、これ以上の
説明はやめておきます。この内容は「不確定性原理」のほんのさわりの部分
にあたります。



前半と後半の内容のつながりを説明しきれませんでした。
「不確定性原理」を理解しようとしたら「すべての物質が波の性質を持つ」こと
の理解が不可欠というつながりがあるんです。

さらに言えば「素粒子」を理解しようとしたら「不確定性原理」の理解が不可欠
なんです。あんまり言うと物理嫌いの人が増えちゃいそうですね。



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今回もこの本の内容を参考にしています。
 宇宙は何でできているのか (幻冬舎新書)





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