不確定性原理についてバカでもわかるように教えてください

質問

http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1321442913

（タイトルがちょっとアレなのはご容赦ください。）
yahooの知恵袋で見た回答ですが、
これよりもっとわかりやすい説明をしていただけませんか？
例えばこういうことみたいなのもあってもいいです。
もっと手前から説明しなきゃならんから難しい。。。みたいな感じでしょうか？

回答No.4

boo000 · ベストアンサー

布を被せた鳥かごがあるとします。
布を被せたまま鳥の様子が知りたい場合、いろいろな調査をします。
調査方法としては、何かしらの電磁波をあてて、その変化を観察するでしょう。
ところが、電磁波にはエネルギーがあります。
調査前（エネルギーを与える前）と調査後（エネルギーを与えた後）では、状態が異なる可能性があります。
ということは、我々が何か物事の調査をする限りにおいて、その本来の姿は知りえることができない、ということです。

まあ、例えは卵の黄身でも良いです。。。
調査方法としては、割るとかでも良いですね。（形が変わりますし）

以上、昔、高校時代の塾の先生が話していた「不確定性原理」です。

お礼

一番わかりやすい説明でした！

回答No.3

moumougoo

あえて分かりやすさを重視して言い切ってしまえば
量子論によれば、物質は粒子の性質と波の性質を両方持っていて、
不確定性原理は波の一般的な性質によるものです。

波の「位置と運動量が同時に定まらなくなってしまう（＝不確定性原理）」という性質は以下のように理解できます。

（１）波の位置と運動量
まず、波の位置（？）とは、限られた波立っている場所の範囲のことだといえばよいでしょう。
一方、波の運動量とは、波のピッチ（空間的な変化の繰り返し周期で波数といいます）に相当します。

（２）重ねあわせによる波の局在と波数の発散
波立っている範囲を点のような狭い範囲に限定すると、波数としてすべての成分を含んでしまいます。

これは、高校でならう波のうなりを考えると分かります。
似た波数の波を重ね合わせるとうなりが発生します。
振幅が空間的にうねった波ができます＝つまり、空間的に波のある場所が限定されているわけです。
一方、波数という観点からみると、波数が混ざっています。
つまり空間的に一様に広がった波（１種類の波数からなる波）でないものを作ろうとすると、
違う波数の波を重ね合わせる必要があるということです。
このうなった波をもとに、また少し波数のずれたものを重ねていくと、うなりが強くなって
さらに、空間的に限定された波をつくることができます。
その一方で、どんどんいろんな波数を重ねていくことになります。

（３）波のある範囲と波数を決めるということ
波数を決定しようとすると、全空間に広がった波を知らないと決めることができません。
これはうなりを見る視点を変えるとわかります。
まず、うなっている、腹の部分（振幅の大きな部分＝波のある部分）を拡大してみてみると
その部分は均一な波数の波があるようにみえます。
ところがそれはうなっているのでずっと続くわけではありません。つまり、少し引いてみてみると
うなっているのがわかります。これを別の言葉でいうと、拡大したときには、
均一な波数の波がある＝１つだけの波数があるように見えるけど、
少し引いてみるとうなっている＝波数の異なった波の重ねあわせになっている
ということになります。つまり、１つだけの波数であることを確認するためには、
全空間をとおして、ちゃんとうなりがないこと＝全空間に均一に広がっていること
を確認する必要があるわけです。

（４）波の不確定性原理
ようやく不確定性原理です。
不確定性原理は「位置と運動量が同時に定まらなくなってしまう（＝不確定性原理）」です。
（２）は位置を決める⇔局在させると波数（＝運動量）が発散する
（３）は波数を決める（＝運動量を決める）⇔全空間に均一に広がっている
という関係になっていて同時に決められないことがわかります。
これが不確定性原理の概要ですが、もうすこしきちんと計算すると
両者の広がり具合の積に下限があることを示せます。
それは、どちらもほどほどに広がっている状態です。

以上のような感じですがどうでしょう。

回答No.2

naniwacchi

まず、不確定性原理は量子論というミクロな世界での話になります。
ですので、なかなか「こういうこと」という説明は難しいです。
（普段生活しているのは量子論からみればマクロな世界なので）

とはいえ、できる限り表現するとすれば
電子が運動（移動）しているところを観測（測定ともいいます）することを考えます。
観測には「光子」を用いることにします。
光子をぶつけて「ここ！」って位置がわかったとき、
当の電子は光子がぶつかったことによって速度が変わってしまっています。
つまり、同じ時刻に位置と速度（質量の積としての運動量）は測定できないことになります。

このように同時に測定できない物理量を「共役な物理量」と呼びます。
他には、「時間とエネルギー」も共役な物理量となります。

ちなみに時間とエネルギーの不確定性原理からは、
トンネル効果といった実世界でも利用されている現象を説明することができます。

長文になってすみません。

お礼

おおお。同時に観測できないとはそういうことなんですね。
なるほど！
トンネル効果をwikipediaで読んできました。
むううう、なんかすごい分野だと思います。

回答No.1

noname#160321

非量子論の世界ではどんな粒子の位置とその運動量を同時に幾らでも正確に定めることが出来、さらに加速度まで加えれば宇宙中の全ての粒子の未来の行動が予測できることを宣言します。
一方量子論の世界では「共役な二つの物性値」はその積の最小値はある値以下になることができません。
位置と運動量の二つも「共役な物性値」です。
運動量は質量と速度の積なので、位置の時間微分である速度がからんできて非常に分かりにくいので、他の物性値の「組」を上げることも出来るのですが、理解しにくさは大して変わりません。
結局良く分かんないのです。(爆)
でも「共役な物性値」という説明がされることは少ないので、覚えおていて下さい。

お礼

結局よくわからないにしても、わかりやすさを考慮しているように感じられません。。。
yahooの回答とさして変わらない気がします