不確定性原理がわかりません。

質問

不確定性原理によれば、たとえば電子がどの位置にあるかは確率でしか特定できないとか。。雲のような感じでしか表せないとか。。。
でも、これって、観測しようとした瞬間に電子に影響を与えてしまうからであって、観測しなければ、ある場所に存在するんですよね？？？？

どうしてこれが「神がサイコロを振っている」ということになるのか、理解できません・・・教えて下さい・・・

馬鹿な質問ですみません。。

回答No.7

uratsuji

どうも、僕は某大学理学部で物理を専攻している４回生です。だから多分、一般向けの科学読本でしか物理を知らない人よりは、よく分かっているつもりです。

　まず用語の定義を書いておきましょう。物質の位置は、存在確率の密度によってあらわされます。この確率密度は、位置の関数になっています。つまり、物質の位置を観測したとき、空間のある点で、その点を含む単位体積の中に粒子を見出す確率のことです。これでは訳わかめかもしれませんが、この後の文章を読むとわかるようになると思います。長いですがお読みくだされば幸いです。

　ミクロな体系の理論を作ろうとするとき、位置が確定しているとして話を進めると、矛盾が生じてしまって、整合性のある理論が作れないんだと思います。その難点を解決するのが確率密度という概念だったんでしょう。
　多分はじめはこれを思いついた当人でさえも、なかなか納得がいかなかっただろうと思います。
（余談ですが、ディラックがはじめて陽電子の概念を思いついたときのことです。彼よりはるかに下っ端の、研究室の新米から、「でもそれは馬鹿げてますよ」と言われたとき、ディラックは立ち上がってドアの外に行き、誰か聞いている人がいないか確かめた後、ドアを閉めてその人に向かって「たしかに」と言ったそうです。初めて何か新しいことを思いついて、自信満々という人はあんまりいません。）

でもそう考えないと、まともな理論が成立しないのですから、しかたありません。（たとえば、確率的に考えないと、ほかの解答にも書かれてあったスリットを使った実験などが説明できない。）

　また、たとえば縦軸を存在確率、横軸を位置としてグラフを書くと、ある点においては存在確率が高く、またある点においては低く、そのような密度のグラデーションがちょうど雲の様子と似ています。　　

　確率密度はたいていの場合、全空間で、ゼロでない値をとります。
　つまり物質は粒子として１点に存在するのではなく、あらゆる場所に同時に行き渡っていると解釈しなければならない。（ぼくが今まで、物質と粒子と言う言葉を使い分けているのは理由があります。）しかし観測すると、確実にどこかで１個だけ電子を検出します。これを「状態の収縮」と言う人もいます。このことは、量子力学の根本的な仮定です。つまり、証明できません。では何でそんなことを仮定するかというと、前述のように、そう考えないと、実験事実をきちんと説明できる理論が作れないからです。

　また、「さいころを振る」とは、「確率事象である」ということの比喩であり、
ここでの「神」とは、自然現象の法則を定める存在、あるいはその法則そのものと見ていいと思います。

　できれば御返答をお願いします。そうじゃないと、読んでくれたんだかどうか不安です。

回答No.6

CaF2

私も学生時代の初学の頃、不確定性原理が、一種の「誤差論」のようなものだ！？と理解したのですが、これは、ハイゼンベルクが最初に説明に用いた「γ線顕微鏡」の思考実験などが尾を引いているんだろうな？と思います。

　どんな説明をしても、そこに実在的な存在を思い浮かべてしまえば、結局

「それでも、観測しなければ、(外乱を与えなければ）真のエネルギーで、ホントの時間に、電子は実在してるんでしょ！？」

　と、考えてしまうことになってしまうと思います。

　この”実在”が、実は存在しないという事実が判明する事が、一連の量子力学物語の中で、最大にして最高の成果であり、相対論をしのぐ、たぶん２０世紀における科学哲学の革命的概念なんだと思います。

　ですから、不確定性原理がわからない、というのは、通常の感受性をもつ方なら当然の事ですし、アインシュタインはじめ多くの実在的志向の強い先哲たちは、納得しなかったわけです。

　わたしも、アスペらの「ベルの不等式」実験が、実在論を否定的に解決する
まで、微かに、実在を信じていました。
　今は、実在というものが「不確定にしか」存在しないという考え方には慣れてしまいましたが・・・。

　よかったら、私がまとめた参考ＵＲＬの量子力学の歴史年表のうち、

１９３５　アインシュタイン＝ポドルスキー＝ローゼン

のあたりをを眺めてやってくださいマセ。m(_ _)m　
分かりやすいとは、とてもじゃないが言えませんが・・・！

参考URL：

http://village.infoweb.ne.jp/~oyaoya/qed/qed_05.htm

回答No.5

noname#108554

>>観測しなければ、ある場所に存在するんですよね？？？？

いや、観測しなければ、あらゆる場所に存在します。

>「神がサイコロを振っている」

観測しなければあらゆる場所に存在するのに、
観測したとたん、ある場所に確定してしまいます。
この確定の仕方が古典力学のように初期条件から計算しようと思えばできるものではなく、
まったく非因果的なものなので、「さいころを振っている。」という言明になってしまうのです。

蛇足ですが、
シュレディンガーの猫は最近観測されたという話を聞きました。
つまり、「量子力学的物理量と古典的・マクロな物理量との絡み合い」が観測されたらしいです。
あまり詳しく読んでないし、もう内容も忘れてしまってますけど。

回答No.4

Mell-Lily

電子のダブルスリットによる干渉実験は、ご存知ですか？電子をダブルスリットに通すと、スクリーンに干渉模様が観察されます。この現象は、電子が波の性質を持っていることを示しています。いま、電子を一個ずつダブルスリットに通すよう、実験を設定したとしましょう。この場合でも、やはり、干渉模様が観察されます。つまり、一個ずつの電子が、波の性質を持っていると結論されます。
この実験について、もう少し考えてみます。二つあるスリットのうち、一方のスリットを塞いでみます。この場合は、スクリーンに干渉模様は現れません。電子は、連続的な分布を示します。そこで、もう一度、スリットを開いてみます。すると、今度は、干渉模様が現れます。つまり、スリットが一つの時と二つの時では、電子の分布が異なるのです。電子は、スリットが二つの時は、絶対に行き着かない場所にも、スリットが一つの時は、行き着いてしまうことがあるのです。
ここで一つの疑問が沸きます。電子は、スリットが一つの時と二つの時では、全く違った行動をするわけですが、どうして、一方のスリットを通る電子が、もう一方のスリットが開いているか、閉まっているか、知ることができるのでしょうか？一個の電子は、スリットが二つであることを知っているわけです。このことを、電子は、二つのスリットを同時に通ったと考えます。これが、電子の不確定性です。
電子は、観測しない場合、不確定であると考えます。つまり、ある範囲に同時に存在すると考えます。電子の位置は、観測によって、無限小の精度で測定することができます。「神がサイコロ…云々」とは、測定が確率的に電子の位置を決定することを意味します。

回答No.3

yogoroza

あー、回答ではありません、自分の憶測です（＾＾；）
観測によって電子に影響を与えるのではなく状態と、観測による結果に関連性がないのだと思います
電子がそのあたりに状態としてあるということは、実際に観測して特定の位置で電子が検出できたかできなかったという観測結果とは無関係だということではないでしょうか？
先の猫の例で言うと密閉された箱の中など観測できない状態に猫と放射性物質などの半減放射で毒を出す機械を一緒に入れるとその猫は生きているとも死んでいるとも言えない、箱を開けて観測して初めて生きているとか、死んでいると言えるということなんですがこれはあくまで極例なんで
かなり無理やりですが、要は物事は決まる前には決まっているとは言えないと言うことなのではないでしょうか？単なる難癖にも思えますが（＾＾；）
これはサイコロというより裏表を決めてないコインの出目が裏か表か決められないと言うことなのでは？

回答No.2

ymmasayan

私もあなた以上によくわかっていないと思うのですが。
「シュレディンガーの猫」というのも確かありましたよね。
確か「ある見えない箱に猫が入っていて、生きているか、死んでいるかのどちらかである」「猫の生死を確かめようと箱のふたを開けると、生きていた猫も必ず死ぬ」というものだったですね。

猫を殺さないで、猫の生死を確かめる事など、たやすいではないかと思ってしまうのですが、どうも出来ないと言うことを前提に理論展開しないといけないのですね。

検体に全く影響を与えずに検体の測定をする方法は存在しないといわれると、妙に納得してしまうのです。「見る」と言う事自体光を吸い取っているわけですからね。

決して見ることは出来ないが瞬間瞬間必ずどこかにいる。結局神がサイコロを振っている？

回答No.1

Singollo

下記のページで『スリット実験』のあたりが参考になるかもしれません

参考URL：

http://koryu.soken.ac.jp/~yukawa/freewill/freewill.htm