本当のランダムってあるの？

Question

本当のランダムってあるんでしょうか?

全く同じ条件でやっても違う結果が出るというものです。言い換えれば、1回やったあとに時間を巻き戻してもう1回やっても違う結果になるものです。サイコロなんかではダメですよね。

もし本当のランダムが存在しないのなら未来は1つに決定すると私は考えていて、それゆえに気になるのです。教えて頂きたいです。

cozycube1 · Accepted Answer

時間を巻き戻せないということが、ご質問のポイントですね。あります。熱力学です。他の物理学分野では、時間の向きはどちらでも良いようにできています。熱力学だけが例外です。

熱力学は、たとえばエントロピーという物理量で表されるもの（乱雑さと言い換えても可）が、時間に対して一方通行なのです。

確かに、もし本当に時間（実はこれが未定義ですが、置いておきます）を逆転すれば、コンロの火にかけたままの鍋の中の熱湯が、煮えたぎることを止めて静かになり、だんだん冷めていき、ついには氷水になることになります。

しかし熱力学は、その操作を無意味だとします。熱力学の法則はそういう現象を記述できない、つまり、あり得ないとしています。

それでも、熱力学を含めることができる統計力学という物理学分野があります。統計力学では熱力学の法則は絶対ではないとしています。熱力学が許さない時間反転現象もあり得るということです。しかし、それが起こる確率も計算できます。

よく言われるのは、「コンロの火にかけた鍋の熱湯が氷水になっていくことはあり得る。ただし、銀河全域に（観測可能な宇宙全域でも可）コンロと鍋をくまなくおいて、1億年やっても、少しでも湯が冷める鍋は一つも見つけられない」ということです。

それくらい熱力学の法則が破れる可能性は低く、もう「やはり熱力学の法則は、安心して無条件に使って大丈夫」ということになります。

長い前置となりました。それでも、以上は古典的な物理、つまりマクロの現象の物理学です。熱力学を統計力学が分析できたのは、ミクロな現象もマクロと同じに扱ってよいという前提があります。なんでも完全に分析できる。そういう前提です。

19世紀末辺りでは、そういう世界観でした。決定論と呼ばれます。「もし、宇宙のある時点の全粒子の位置と速度が分かり、無限の計算能力があれば、宇宙の全てについて、その無限の過去から無限の未来まで、なんでも分かる」という言い方があり、それを象徴するのが「ラプラスの悪魔」という仮想上の存在です。宇宙の全歴史を知る者です。もちろん、人間にはできませんが、しかし全ては過去から未来まで、すべて決まっているという考え方です。

ここから本論ですが、それが20世紀初頭に否定されました。否定したのは量子力学です。量子力学は確率的現象こそが物事の基本だとしました。

現実のサイコロを古典的物理学観で考えれば、出る目はコントロールできます。単にサイコロや投げられるテーブルの形状・性質や空気、投げ方を完全に観測したり制御したり、さらに計算できないだけです。

量子力学のサイコロは違います。神でさえ出る目があらかじめ分からない、決められないサイコロです。量子力学の基礎方程式を作ったシュレディンガー、大いに量子力学に貢献したアインシュタインも、それが認められず、盛んに反論しましたが、結果は量子力学が主張する「確率が根本である」ということは崩れず、むしろ盤石となりました。どんな反論も論破した結果、強固になったわけです。

そのため、この宇宙は本当にランダムだというのが、現在の物理学の見解であると言って、差し支えありません。

gere555 · Answer

なんでサイコロがダメ？
分子熱運動レベルで絶対に固定的でランダムじゃない
っつーならまずその証明を。

testman199 · Answer

違う結果がでると決まってるならランダムじゃありませんね
同じ結果が出るのも含めてランダムです

tadys · Answer

本当にランダムかどうかを確認する為には永遠の過去から永遠の未来までの全時間についての記録が必要になるので確認する事は不可能です。

そんな事を気にするのは無駄な事です。

ny123456789 · Answer

ニュートン力学によれば、物体の位置と運動量が分かる場合、その先が正確に予測できます。
サイコロはランダムにみえますが、サイコロの振り方や位置などの物理的な諸条件を全て同じにすれば完全に予測可能です。（現実的には無理ですが）
つまり、仰る通りランダムでは無いと言えます。未来は一つに決定する。
と思われていました。１９世紀末の話です。
ラプラスの悪魔で検索してみてください。あなたと同じような事を言っています。

ところが２０世紀になって量子力学が発展してわかったことは
ミクロの世界では、諸条件が同じでも同じ結果にはならない。
確率的にしか状態を記述することが出来ないことが分かってきました。
本当のランダムは存在するのです。

私の拙い知識では量子力学を分かりやすく説明できませんが、
ぜひ量子力学の本を読んでみてください。

Doyapunk · Answer

私も全く同様に考えます。

実際には不可能ですが、仮に完全に同じ初期条件を与えれば、人間の思考とて全ては物理の法則に従い、同じ結果に辿り着くと考えられます。

しかし、想像を絶するミクロの世界では、同じ条件でも結果が違ってくることは、私にはさっぱり理解できませんが、偉い学者の言い分を鑑みると、どうやら確からしいようです。

ただし、生物以外の物質の未来は確定しているが、人間の（又は生物の）意思や思考だけは不確定だと主張する人がいますが、これは愚かな推測ではないかと感じています。

どなたかが、ズバリすっきり回答してくださることを期待します…。

foomufoomu · Answer

＞1回やったあとに時間を巻き戻してもう1回やっても違う結果になるものです。
＞サイコロなんかではダメですよね。
まず、サイコロでは、ダメな（違う結果にならない）ことの証明を！

乱数発生装置の研究は、ずいぶん昔から行われています。放射線を使ったり、電気回路の熱雑音を使ったり、さまざまな方法で作られています。
http://www.ism.ac.jp/ism_info_j/labo/visit/108-2.html
これらが「本当のランダム」でないことの証明を！

noname#175120 · Answer

同じ事を二度やって同じ必ず結果が「出ない」って事はランダムではないと思います。
ランダムであれば同じ数字も等しい確率で出るのですから…二度出ないってその時点で操作されていることになります。

fxq11011 · Answer

＞全く同じ条件でやって
現実にはたぶん不可能でしょう（本当の、の定義が明確でありません）、「本当の」この言葉自身が偽です。
神はサイコロを振らない、と言った人がいるとか、確かにそうだと思いたいです。
ただしその法定式を解くのに弥勒菩薩が出現するまでの時間がかかるとしたら・・・・・

psytex · Answer

物体の本質が確率的な不確定性原理である時点で、
決定論は否定された。
たとえば２本のスリットを通して、１個ずつ電子を発射した
場合、向こうのスクリーンに残る痕跡は、スリットの２本線
ではなく、干渉縞模様になる。
つまり、１個の電子が２つのスリットを同時に通り、その
可能性同士が干渉して、スクリーンにおける存在確率を
シマシマにしているのだ。
「確定した状態」という方が、人間の意識が作り出したものなのだ。

本当のランダムってあるの？

なんでサイコロがダメ？

違う結果がでると決まってるならランダムじゃありませんね

本当にランダムかどうかを確認する為には永遠の過去から永遠の未来までの全時間についての記録が必要になるので確認する事は不可能です。

ニュートン力学によれば、物体の位置と運動量が分かる場合、その先が正確に予測できます。

私も全く同様に考えます。

＞1回やったあとに時間を巻き戻してもう1回やっても違う結果になるものです。

時間を巻き戻せないということが、ご質問のポイントですね。

同じ事を二度やって同じ必ず結果が「出ない」って事はランダムではないと思います。

＞全く同じ条件でやって

物体の本質が確率的な不確定性原理である時点で、

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　時間を巻き戻せないということが、ご質問のポイントですね。