出産前後の痔にはご注意!

量子力学のトンネル効果に付いて質問です。

「人間が壁をすり抜けることができる確率は、実質ゼロだが、厳密にはゼロではない(ゼロ極限?)」

という説明を、とある博物館でうけました。

この説明は正しいでしょうか?

A 回答 (5件)

説明は正しくないように思います。



微視的粒子の運動に付いては確かにトンネル効果は観察されます。
しかし、個々の粒子が(ポテンシャルの)壁を抜ける確率がX(Xはゼロでは無い数)
であるから、N個の粒子が透過する確率はXのN乗で、これはNがいくら大きくても
ゼロではない。
「したがって、Nが人間を構成する全粒子数の様な膨大な数でもXのN乗はゼロで無く、
人間も壁をすり抜けることが有るかも知れない」という論理はおかしいと思います。

人体を構成する粒子は、互いに相互作用をし、分子を形成し、分子がまた集合し
DNA等の高次の構造を作っています。個々の粒子がトンネル効果を示すのと、
粒子が相互作用により巨視的な構造体を形成した時の挙動は全く違います。

例えとして、サッカーのゴールネットにその網目より少し小さいボールを多数個、
同時にシュートすることを考えてみます。ボールの幾つかは網糸にぶつかったりします
が、ボールは透過しその透過確率はY(Yは1か1より小さく、0か0より大きい)となります。
ここでボール間にゴム紐を渡し(弱い相互作用を与える)ボールを一斉に打出します。
この場合、ボールの数を十分大きくしゴムひもを複雑にからめれば網目を通り抜ける
ボールが一個も無いことは明らかです(網が壊れる、紐が切れる等のトラブルが無いとして)。

言い換えると、対象とする系が大きくなるに従い小数粒子の量子力学的な状態から、
何処かで巨視的な古典力学的な状態に移行するわけです。
移行後にも壁を通り抜けられる人間は存在しない、つまり確率ゼロとなります。

館員の説明を、揶揄して次の様な例えもできるかもしれません。
人の身長は、平均身長の周囲に正規分布することが知られている。
この分布は、身長10cmでも10mでも確率はゼロでは無いので、
いつかある日このような人が現れる可能性は否定できない。

人の身長には生物学的な制約(相互作用に相当)が有るので、こうは成りません。
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この回答へのお礼

皆さん、ありがとうございます。
ちょっと混乱してきたのでもう一度いただいたこめんとをじっくり読み直させていただきます。

お礼日時:2011/08/20 11:05

 No.3です。

()内は専門用語を使って書いていますので、とりあえず読み飛ばしていただいても結構です。

 まず大前提として、人間は最初壁のこちら側にいるわけですよね?つまり、人間の位置はこちら側で確定している。(最初は、こちら側にいる状態ベクトル群だけの重ね合わせになっていて、向こう側の状態ベクトルは含まれていない。)
 
 この状態から、トンネル効果を起こすには、壁の向こう側の状態が含まれる状態に一旦ならないといけないわけです。これを重ね合わせ状態(こちら側の状態ベクトル群と向こう側の状態ベクトル群の重ね合わせ状態)といいます。でも、この重ね合わせ状態は、壁のどちら側にいるかを調べる(観測する)と壊れてしまって、どちらかだけの状態になってしまいます。トンネルするには、重ね合わせを作って、かつ観測により向こう側だけの状態になる必要がある訳ですね。

 今の場合は、最初はこちら側だけの状態にいたわけで、ここから観測をし続ければ、重ね合わせ状態を作る暇が無くなって、トンネルができないと考えられるわけです。

 たとえば、イオンなど、ほんとうに量子力学的なトンネル効果を起こすものでも、頻繁な観測によりトンネル効果を抑制できることが知られています。これを量子ゼノ効果、ないしは番犬効果(watchdog effect)と呼びます。先の回答のwatch dogというのは、この効果を念頭においた物です。

http://www-lab15.kuee.kyoto-u.ac.jp/index.php?id …
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 これは専門家でも見解が別れる問題だと思いますが、私は0だろうという立場です。



 トンネル効果により人間が壁をすり抜けるには、一時的にでも壁のこちら側にいる状態と、壁の向こう側にいる状態が重ね合わせになっている必要がある。つまりシュレーディンガーのネコの様に、巨視的な状態の重ね合わせが実現している必要がある。しかし、このような重ね合わせ状態は『観測』により壊れる可能性が高い。量子力学的な意味の観測が何によって成立するか?というのは未だに未解決の問題。私は観測に『自我』が必要だとは思わないが、人間のような巨視的系の場合、自分自身が量子力学的観測を成立させるのではないかと思います。つまり、自分自身が"watch dog"になって、壁のこちら側に状態を収縮させ続けるからトンネルは起こらないのではという意見です。

この回答への補足

ありがとうございます。面白そうです。

すみません。ちょっと難しくてまだ理解できていないのですが、
次の文をもう少しかみ砕いて教えていただけないでしょうか?

> 自分自身が"watch dog"になって、壁のこちら側に状態を収縮させ続ける

あちらがわに収束させ続ける、というかのうせいはないのでしょうか?

補足日時:2011/07/23 09:35
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0.00000と、0が幾つ並ぶか判らないレベルでの「0では無い」ですね。

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・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
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 2.43×1/10000000000000000000となり、
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 0.000000000000000000243という数値を意味します。

補足:
・E+数値は 10、100、1000 という大きい数を表します。
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・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何?下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては?

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
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こんにちは。

>>>金属については、温度が上がると粒子が熱振動し自由電子が流れにくくなるというようなことを聞いたことがありますがあっていますか?

だいたい合っています。
金属については、温度が上がると正イオン(自由電子が引っこ抜かれた残りの原子)の振動が激しくなるので、自由電子が正イオンに散乱されます(進路を乱されます)。
それをマクロで見たとき、電気抵抗の上昇という形で現れます。

>>>半導体についてはまったく理由がわからないので詳しく教えて頂くとありがたいです。

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Q「ゾッとする」のに「ゾッとしない」って? どういう意味ですか?

酷いものや、不気味なものをみたとき、あまりに異質なものを感じたときに
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これと全く同じ状況で
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これはどういうことなのでしょうか? 何かしらの国語的な決まりが
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詳しい方、ぜひ教えてください。

Aベストアンサー

 
「気が置けない」という本来の表現に対し、「気が置ける」という、元の表現からすると誤用に当たる表現がかなり一般化しています。「気が置ける」の場合は、元々は誤用だったのです。

他方、「ぞっとする」と「ぞっとしない」は、「ぞっとする」の否定文が、「ぞっとしない」ではないのです。「ぞっとする」と「ぞっとしない」で慣用表現で、それぞれ別の意味を持っています。

「ぞっとする」は、寒さや恐怖で、身体が、鳥肌立ったり、心のなかで強い情動が起こることです。怖い小説を読んでぞっとしたり、寒い冬に、おふろに入って、お湯だと思って冷水のシャワーを浴びると、「ぞっとする」ということになります。

他方、「ぞっとしない」は、「ぞっとする」の否定ではなく、「感心できる・関心がない」という意味です。「怖くない・寒くない」という意味ではないのです。

>「聞いているだけでも、あまりゾッとしない事件ですね」

これは、聞いて、なるほどと思ったり、いかにもこれでよい、という風に感心できる事件ではない、という意味で述べています。「あまり感心できない事件ですね」と言っているのです。

A「最近の女子中学生は、電車の床などで、あぐらをかいて座っているらしい」
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C「それは本当か。だとすると、ぞっとするなあ」

Bは、「感心できない話だ」と答えていて、
Cは、「そこまでしているのか。怖い話だ」と答えているのです。

Cは、「感心できない」を通り越して、怖い風俗状況だ、と述べています。

以前に、似たような質問がありました(そこで、引用されているURLを、以下に引用します):

>No.246490 質問:かしらん?
>http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=246490

>なぜ「ぞっとしないな」と表現するの?
>http://homepage2.nifty.com/osiete/s466.htm

subways to understand 《z》
>http://www.linkclub.or.jp/~cdl-tska/subway/z-s.html

>ぞっとしないなあ
>http://www.hmt.toyama-u.ac.jp/gengo/petit/petit2000feb14.html
 

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=246490,http://homepage2.nifty.com/osiete/s466.htm

 
「気が置けない」という本来の表現に対し、「気が置ける」という、元の表現からすると誤用に当たる表現がかなり一般化しています。「気が置ける」の場合は、元々は誤用だったのです。

他方、「ぞっとする」と「ぞっとしない」は、「ぞっとする」の否定文が、「ぞっとしない」ではないのです。「ぞっとする」と「ぞっとしない」で慣用表現で、それぞれ別の意味を持っています。

「ぞっとする」は、寒さや恐怖で、身体が、鳥肌立ったり、心のなかで強い情動が起こることです。怖い小説を読んでぞっとした...続きを読む

Q創価学会の人かどうかの見分け方を教えてください。

事情で、創価学会の人とできるだけ関わりたくありません。
(詳しくは書きませんが、かなり迷惑を被っています。)
これからいろいろな人と知り合いになると思いますが、
創価学会の人かどうか見分け方がありましたら、
知っておきたいです。

ちなみに自分なりに考えたのが、
・どこの新聞をとっているか聞く
・どんなスタイルの結婚式を挙げたかを聞く
(神式、キリスト教式だと大丈夫かも)  です。
最近知り合った人には、さりげなく聞いてみて一安心でした。

たまたま私の知り合った人が熱心すぎる人だっただけで、
学会の人全てを否定しているわけではありませんが、
この事にかなりナーバスになっていますので、
学会の方はお気を悪くされないで下さいませ。
あと、学会の批判ではなくて、見分け方のみご回答願います。

Aベストアンサー

学会会員です。比較的簡単な見分け方は.

1.死者がいないのに(紙製の)仏壇を持っている
2.木製の仏壇の場合は.つくりが派手(他の宗派の場合には.分家したときに作った仏壇をいつまでも使いつづけるので.結構古い物が転がっています)。
3.お守り.破魔矢.熊手.達磨等の縁起物を持たない・買わない(私のような例外もいますが)
4.命日など家族で遠距離の墓参りに行く。(近所の宗派の方は.命日の近くの都合のよい日に出かけます。)
5.若い人のばあいには.「宗教の話をする」。今の若い方々は.宗教関係に興味を持たないのが大多数ですから。
6.夕方特定の遊びまわるわけでもないのに集まる(勉強買いです)。若い方の場合には.酒飲んでカラオケで騒ぐのが普通ですが.これをしない場合です。
7.宗教(日蓮)関係のわけのわからない本がある。

Q抜糸は痛い?!

情けない質問ですいません。。
つい先日初めての手術をして何十針と縫いました。ただ次病院に伺う時に、抜糸をします。手術がはじめてはので抜糸も初めてなのですが、抜糸はいたくないものなのでしょうか?

どうしょうもないくらい痛がりなので、大変きになります。部分は腕なのですが。。。。
抜糸のご経験というのもなんですが、ご存知の方是非教えてください!

Aベストアンサー

私も先月初手術を受けて、抜糸も体験しました。
私の場合は腹腔鏡手術なので、おなかに5箇所穴を開けた程度のものでしたが・・・。
私も痛がり+怖がりなので(注射で泣く時があります)、抜糸もかなりの恐怖でした。
今まで縫って開かないようにしていた糸を取るのですから、「傷口が開いたらどうしよう」「糸を切るときに肌まで切られたらどうしよう」などと色々考えだすとキリがなくて、抜糸をためらったくらいです・・・。
傷口の肉が完全にくっついたから抜糸するというのに、ですね(笑

hana-hana3さんの仰るとおり、抜糸の際は肌を傷つけないように糸を少し引っ張って切るのですが・・・
その糸が肌にぺたりとくっついていて、そのチクッとする感じが気になり、その箇所ばかりに気を集中させてしまい(角度的に見えない分余計に気になって)、「どんな風に切られてるんだろう」などと考え始め・・・
さらに怖く過敏になり、ちょっとした衝撃(チクッとする感触・糸を切る音)すらも痛く感じてしまい、結局抜糸が済む10分くらいの間中恐怖と痛みに耐えてました。
それでも泣かずに済んだのは、(入院中の抜糸だったので)付き添ってくれていた母と婚約者が冗談を言って気を紛らわせてくれたから・・・(笑

なので、気を紛らわせるために頭の中で歌でも歌いながら抜糸してもらうことをお勧めします。
それか、抜糸中そばに誰か付き添いの方がいらっしゃるのであれば、その方と先生の邪魔にならない程度のお喋りというのもいいかもしれません。

抜糸は経過良好の証。
怖いかもしれませんが頑張ってくださいね。

私も先月初手術を受けて、抜糸も体験しました。
私の場合は腹腔鏡手術なので、おなかに5箇所穴を開けた程度のものでしたが・・・。
私も痛がり+怖がりなので(注射で泣く時があります)、抜糸もかなりの恐怖でした。
今まで縫って開かないようにしていた糸を取るのですから、「傷口が開いたらどうしよう」「糸を切るときに肌まで切られたらどうしよう」などと色々考えだすとキリがなくて、抜糸をためらったくらいです・・・。
傷口の肉が完全にくっついたから抜糸するというのに、ですね(笑

hana-hana3さ...続きを読む

Q「すいません」と「すみません」どちらが正しい?

 タイトルにあるとおり、素朴な疑問になりますが、「すいません」と「すみません」ではどちらが日本語として正しいのでしょうか。分かる方ぜひ教えてください。

Aベストアンサー

もともとは「すみません」ですが、「すいません」と発音しやすく変えたものもたくさん使います。
話す時はどちらでもいいですよ。

ただ、私個人の語感で言うと、公式的な場では「すみません」の方がいいような気もします。「すいません」はちょっとくだけた感じかな。でも、これはあくまで私個人の語感。人によって、あるいは地方によっても感じ方は違うだろうと思います。

書くときはもちろん「すみません」にしましょう。

発音しやすく変化した発音の他の例としては
手術(しゅじゅつ→しじつ)
洗濯機(せんたくき→せんたっき)
などがあります。これも、話す時にはどちらでもいいです。「しじつ」「せんたっき」と書いてはいけませんが。

Q韓国ソウル、漢字では?

ソウルは、一般に漢字では書かないのですか?漢字で書くとどうなりますか?

Aベストアンサー

ソウルは漢字では書けません。京城は日本人が付けた名前であり、韓国人は非常に嫌います。漢城というのは昔の名称ですが、これもあまり好まれません。

Q古典力学と量子力学

古典力学と量子力学との違いって何なんですか?
物質によって古典力学と量子力学を使い分けて計算するのですか?

Aベストアンサー

>古典力学と量子力学との違いって何なんですか?

古典力学は、原子とか電子とかいう粒子論が認められる前に
出来上がった学問で、物質内部のミクロな構造のことが考慮されて
いないんです。

 だから大雑把に言うと、電子の運動とかミクロの世界を
計算するときには量子力学を使うのですが、そのミクロの
世界の物理的効果が、目に見えるマクロの世界に出てくる
ことがあって、そういうときは目に見えるでかい(マクロ)の世界
の現象も、量子力学の考え方で計算するんです。

 実際、量子力学の発想は、目に見える光の強度を考えた
ときに出てきたんです。鉄を溶かす溶鉱炉から出て
くる光で、溶けている鉄の温度を予想しようとしたときに
古典力学の考え(光は電磁波という連続した波であるという
マックスウェル方程式の考え方)では計算できない事が分かった
ため、プランクという人が、計算式を検討したところ、光のエネルギー
が不連続、つまり量子化されていることに気づいたんです。
これは現在、「黒体輻射の問題」と言われていますが。

>物質によって古典力学と量子力学を使い分けて計算するのですか?

 扱うエネルギー、或いは問題になるエネルギーの大きさで使い分けられて
いると思います。光子1つ分のエネルギーとか、非常に小さな
エネルギーが問題になるときは、量子力学を使うと
いう考え方でいいと思いますが、先の「黒体輻射の問題」の
ように、現象事態は目に見える大きな世界の話の場合もある
わけです。

>古典力学と量子力学との違いって何なんですか?

古典力学は、原子とか電子とかいう粒子論が認められる前に
出来上がった学問で、物質内部のミクロな構造のことが考慮されて
いないんです。

 だから大雑把に言うと、電子の運動とかミクロの世界を
計算するときには量子力学を使うのですが、そのミクロの
世界の物理的効果が、目に見えるマクロの世界に出てくる
ことがあって、そういうときは目に見えるでかい(マクロ)の世界
の現象も、量子力学の考え方で計算するんです。

 実際、量子力学の...続きを読む

Qバンド間遷移とトンネル効果の違い

最近ツェナーダイオードを通して、トンネル効果の現象について学びましたが、頭の中がこんがらがって、よくわからなくなってきています。
発光ダイオードは電子が伝導帯から価電子帯にバンドギャップを超えて
移動するときに失われたエネルギーが発光として形に表れる仕組み、すなわちバンド間遷移によって発光が起こりますよね?
エネルギー障壁をバンドギャップとしたら、バンドギャップにトンネルを掘って伝導帯から価電子帯へ電子が移動したことになり、このバンド間遷移はトンネル効果と言っていいのでしょうか?また光電効果もトンネル効果???
なんか色々な用語がたくさん出てきて頭の中がぐちゃぐちゃになっています。
トンネル効果とバンド間遷移の明確な違いってなんなんでしょうか?
こんな私でもわかるような易しい回答で、どうかよろしくお願い致します。

Aベストアンサー

いい質問ですね。
#1さんも#2さんも一般論の答えとしては正しいのですが、
この場合は、ツェナーダイオードなので、高電場がかかっていることが味噌です。(と言ってもSiのバンドギャップは1.1eVなので電圧が1.1Vより大きくかかっていればいい。)

#1さんの言い方をすれば、急な坂道に建っている家です。
坂の上から来た人は、いきなり2階に入れます。坂の上の方が
2階より高いから。

たとえ話と異なる点は坂の上から来た人が2階に入るときに
状態のない場所(バンドギャップ)を斜めに越えることになり、
ここがトンネル効果になります。電圧が上がると実質的なバンドギャップの厚さが薄くなるので、つまりバリアの厚さが薄くなるので、トンネル確率がずっと増えます。

この場合、エネルギー的にもつじつまが合うので、#2さんがおっしゃられるように無視できるような小さな確率ではなく、充分に
観測できます。江崎さんのトンネルダイオードなんかがあるでしょう。

>トンネル効果とバンド間遷移の違い?
そう考えると少し難しいですね。
トンネル効果の遷移行列要素が<f|i>なのに対して
バンド間遷移は<f|er|i>となることでしょうか?

いい質問ですね。
#1さんも#2さんも一般論の答えとしては正しいのですが、
この場合は、ツェナーダイオードなので、高電場がかかっていることが味噌です。(と言ってもSiのバンドギャップは1.1eVなので電圧が1.1Vより大きくかかっていればいい。)

#1さんの言い方をすれば、急な坂道に建っている家です。
坂の上から来た人は、いきなり2階に入れます。坂の上の方が
2階より高いから。

たとえ話と異なる点は坂の上から来た人が2階に入るときに
状態のない場所(バンドギャップ)を斜めに越える...続きを読む


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