親子におすすめの新型プラネタリウムとは?

EPRパラドックスが提出された時点では、アインシュタインもボーアもこの世の中は「局所的」であると思っていたのが、その後の「ベルの定理」や「アスぺの実験」などにより、この世は「非局所的」であるという結論になったと思うのですが、この「非局所性」と特殊相対性理論は矛盾しないんでしょうか?1932年にフォン・ノイマンが「量子力学の非局所性がメッセージの即時伝達を可能にするものでは決してないことを証明した」ようなのですが、このことで無矛盾と言えるのでしょうか?現在、世の中一般的にはどのような解釈がメジャーなのでしょうか?

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A 回答 (2件)

 ご質問の点で申し上げれば、特殊相対論が(虚数の質量等を仮定しない限り)言っているのは「情報伝達を含む因果関係が光速度を超えて成立することはない」ということです。

この点で、もしかするとアインシュタインは自分が創始したはずの特殊相対論を理解できていなかったかもしれません。

 スピンが左回り・右回りが対になる素粒子があったとして、一方を観測してスピンが右回りと分かれば、それの対になる素粒子は、どんなに遠く離れてしまっていても直ちに左回りになります。時間差がないんですから、超光速どころか無限大の速度です。ではそれが、例えば通信に使えるかといえば、使えません。

 一方の素粒子Aを観測して状態を確定させたとして、それは確率的なものです。左回りか右回りかを選んで状態変化させられるわけではありません。それでも観測して状態を左右回りどちらかに確定させたとします。もう一方の素粒子Bは直ちに反対回りになりますが、そのことはその他方の素粒子を観測せねばなりません。

 Aを観測してBの状態を確定し、Bを観測したとして、観測結果は遠く離れたAが確率的に決まった結果ですし、Bを観測して状態を特定できたとして、それがAが確定した結果なのか、Bを観測したから確定したのか、判別はできません。

 どちらなのかは、Aを観測した人から通信などを用いて知らせてもらう必要があります。その通信は光速度以下でしかできません。(量子では上記のような状況になり、使えないため)。電波通信でも光速度です。

 EPRパラドクス提唱者は、量子もつれとも呼ばれる量子間の現象の超光速性が因果関係を伝えると考えたか、因果関係を伝えない物理現象でも光速度の限界があると考えたようです。しかし、特殊相対論をよく見れば、特殊相対論は超光速の因果関係の逆転は言っていても、因果関係を伝えない現象については何も言っていないんですね。

 ベルの不等式でEPRではなく量子力学が正しいと証明したアスペの実験を行ったアスペ自身、自分の実験結果は相対論と矛盾するものではない、と正しく理解して述べています。

 現状では、量子力学には超光速性があるが、それは因果関係を伝えず、相対論と矛盾していないとするのが主流です。

P.S.

 量子力学のマイナーな学派では因果関係を伝えない超光速性のない仮説を主張し続けて居たりはします。例えば、有名なものにガイド波説があります。一見すると超光速性等があるようでも、あらかじめ観測不可能な波動が伝わっている、などとしています。

 量子力学の正しさはアスペの実験以外にもいろいろ証明されているので、超光速性否定の仮説では、量子力学での結果に合うようになっています。つまり解釈だけの問題なんですが、そのためだけに計算過程をややこしくしたりするので、あまり人気がありません。
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この回答へのお礼

詳しい説明、ありがとうございます。
現状での主流派の考え方は分かりました。

お礼日時:2014/06/18 19:05

光速を超えて情報が伝わらないので、その点では矛盾はないけど


宇宙のすべて時計を置くといっても、不確定性原理があるので、
決定論的ではないよね

この回答への補足

一方の粒子のスピンを測定して上向きだった時、その情報がエンタングルしているもう一方の粒子に伝わる前にその粒子のスピンの向きを測定した場合はどうなるのでしょうか?そしてその場合は、量子もつれはほどかれてしまうのでしょうか?

補足日時:2014/06/18 02:21
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QEPR パラドックス

EPR パラドックスそわかりやすくまとめるとどういったことなのですか? 色々なことが記述されていますが、どうまとめたらよいのか教えてください。

Aベストアンサー

 光学屋なんで、耳学問の域での理解でお答する非礼をお許しください。

 EPRの否定的決着が明らかになったのは、実はアスペらが、ベルの不等式実験を厳密に行った1980年代以降だと思われますから、比較的最近の成果だと、言えるでしょう。

そこで、温故知新、まず歴史を振り返ってみると、
 1927年2月、ハイゼンベルクがフェレズ公園を散歩中、有名がγ線顕微鏡の思考実験を思いついて、不確定性原理に至った時点が、20世紀物理における最大の哲学的成果への戦闘開始だったとすれば、ボーア/アインシュタイン論争を経て、1935年3月にアインシュタイン=ポドルスキー=ローゼンの3人が、EPRを著した時が、古典物理学と20世紀物理学の関ヶ原の決戦だったと言えるかと思います。
 相対性理論より、はるかに深遠で人間の想像力を超えたこの哲学は、しかしそのあまりの意外性により、最終検証の最終決着手段もなく、水面下に沈みます。ところが、CERNのベルが1965年頃に、検証可能な不等式を導いてから活性化し、理論・技術両面の進歩で実験が可能になる1980年頃、最終決着へ向かうわけです。

この一連の流れの中で難しいことは
 1)不確定性原理、の真の理解
 2)EPR論文と、ボーアの反論文の理解
 3)ベルの不等式の理解
 4)アスペらの実験の原理
でしょうが、じつは1,2,3,4の順番、つまり昔の成果ほど、理解が困難のように思えます。

さて、EPRには、実は2つ知っておくべきことがあります。

1)EPRの主筆が、ドイツから移住したばかりのアインシュタインではなく、ロシアから来てドクターをとったばかりのポドルスキーだったこと。

2)しかも、アインシュタインの分かりやすい明快な議論や思考実験を反映しきれない内容であったこと。

 なぜ、ボーアという百戦錬磨の敵に対して、アインシュタインが二軍クラスのドクターをあえてぶつけたのか?そのあたりの事情が、私にはまだよくわかっていないのですが、亡命したばかりで多忙な上、英語に堪能でなかったアインスタインが、あえてポドルスキーにまかせてしまったというところなのかもしれません・・・後で、これほど有名な種論文になるとは予想もしないで。
 もし、アインシュタインが、彼一流の明快な語り口で、論文を展開していたら、もっとこの議論は盛り上がったのかもしれません。

 このあたりの事情を予め知っていると、ご理解が深まるかと思います。

 さて、肝心のEPRを否定する(パラドクスを肯定する)事の本質ですが、たぶん、もうさんざ、啓蒙書レベルの思考実験などは読まれておられることでしょうから、私の理解を一言だけアドバイスとして進呈することで済ませていただく事にしたいと思います。

 この世の中は、「時間・空間の中を、場の粒子が動き回っている」というイメージ(実数空間)として存在するのではなく、「4億年前・ある場所でシーラカンスが空に月を見て、そして今、この時間・この空間で、私がパソコンのモニターを見ていたという条件の下に存在する(たとえその事実を記録する素粒子が一粒もなくても)。」という事、すなわち関数空間として存在するという事です。
 あなたが、この文字を読んだ瞬間、全宇宙を示す波動関数(状態ベクトル)は「あなたが、この文字を読んだ」という関数に射影するのです。
 ですから、4億年前にある星から出たコヒーレントな光子対が、4億光年離れた地球の上で、全く別々の光路を通ってきても、(宇宙全体を示す波動関数が、元々同じ光子であった事を記録しているので)、干渉してCCDの上に像を結ぶのです。その4億年の間に、なに一つの連絡・相互作用を持っているわけでもないのに・・・です。

 この事が理解できて、はじめて、EPRパラドクスを受け入れる気持ちになれると思います。

 

 光学屋なんで、耳学問の域での理解でお答する非礼をお許しください。

 EPRの否定的決着が明らかになったのは、実はアスペらが、ベルの不等式実験を厳密に行った1980年代以降だと思われますから、比較的最近の成果だと、言えるでしょう。

そこで、温故知新、まず歴史を振り返ってみると、
 1927年2月、ハイゼンベルクがフェレズ公園を散歩中、有名がγ線顕微鏡の思考実験を思いついて、不確定性原理に至った時点が、20世紀物理における最大の哲学的成果への戦闘開始だったとすれば、ボーア...続きを読む

Q真空から素粒子とかエネルギーって本当に出てるんですか?

真空の何もない空間から、素粒子や
エネルギーが出てくると聞いた事があるんですが、
具体的には、何が出てくるんでしょうか?
詳しく教えてください。

また、規則性や法則性を以って、それらは、
現れるんでしょうか?
それとも、不規則にランダムに出てくるんでしょうか?

何卒、アドバイスのほどお願いいたします。

Aベストアンサー

 皆様が回答されておられる通りなのですが、私なりに回答してみます(実は、回答をどう書くか考えているうちにたくさんの回答が寄せられていました ^^;)。

>真空の何もない空間から、素粒子やエネルギーが出てくると聞いた事があるんですが、

 多分、量子論の不確定性原理から導かれる、対生成のことでしょう。不確定性原理というのは、今の場合、位置を正確に確定すればするほど、その位置でのエネルギーの大きさが確定しなくなるということです。
 つまり、原子などよりずっと小さい領域を物理的に解析してみると、そこでは大きなエネルギーが現れる可能性があるということです。このエネルギーにより素粒子がつくられます。つくられる素粒子は、普通の物質と反物質の対になります(これが「対生成」と呼ばれるゆえん)。
 なお、このような対生成で普通の物質と反物質ができても、すぐさま普通の物質と反物質が反応して消えてしまいます(対消滅といいます)。
 この対生成・対消滅により何らかのエネルギーなどが観測できるはずなのですが、今のところ、実際の観測では量子論から理論的に予想されるものよりはるかに小さい値しか得られていません(観測値は実質0とのことです)。

>具体的には、何が出てくるんでしょうか?

 理論的には、何でもでてくる可能性があるのですが、エネルギーの小さいものほど対生成がおきやすいので、ほとんどの場合、光子ができます(つまり光です)。光子の反物質は光子で、同じものなのですが、これもすぐ対消滅します。
 余談になりますが、対生成しても、対消滅が起きない場合があるという仮説があります。ホーキング博士が提唱しているもので、ホーキング輻射と呼ばれています。
 これは、ブラックホールの事象の地平面近くで対生成が起こったとき、対でできた一方の素粒子がブラックホールの強大な重力に引かれてブラックホールに落下し、残ったほうが宇宙空間に飛び出してくるというものです。残念ながら、これが観測されたことはまだなく、仮説の域を出ていません。

 さらに真空について踏み込んでみます。
 普通、真空というと宇宙空間のように何もない(厳密には星間物質がありますが、密度が小さいので今は無視します)空間を指します。しかし、量子論で突っ込んで考えた結果、観測できない素粒子で埋め尽くされているという仮説が出ています。この観測できない素粒子はヒッグズ粒子と呼ばれています(他に、ディラックが提唱した真空は観測できない電子で埋め尽くされているという「ディラックの海」という仮説もありますが、今は割愛します)。
 そこで、そのヒッグズ粒子がない空間が作れたとすると、それこそ本当の真空ということになります。そういう本当の真空の空間があるとすると、ヒッグズ粒子で埋め尽くされた普通の真空空間との間にエネルギーの差があることになり、エネルギーが取り出せるという仮説があります。
 ただ仮に仮説が正しいとしても、本当の真空を作るには膨大なエネルギーが必要とされており、現実にはできません。また、その真空から取り出せるエネルギーがどれくらいの量なのかについても諸説があって、未だに定まっていません。

 宇宙は現在膨張していることは観測事実として確定していますが、膨張の仕方については諸説あります。標準的な理論では、膨張の仕方は時間が経過すると、重力のせいで遅くなっていくとされています。しかし、宇宙の膨張の仕方が時間の経過とともに大きくなっていくと主張する物理学者も少なからずいます。
 つまり、宇宙が加速膨張しているということなのですが、もしそうだとすると、それが反重力のせいである可能性があります。つまり、反重力はあるのかも知れないということです。
 これらはまだまだ観測が不足で、盛んに議論はされているものの、確からしいところはわかっていません。

 皆様が回答されておられる通りなのですが、私なりに回答してみます(実は、回答をどう書くか考えているうちにたくさんの回答が寄せられていました ^^;)。

>真空の何もない空間から、素粒子やエネルギーが出てくると聞いた事があるんですが、

 多分、量子論の不確定性原理から導かれる、対生成のことでしょう。不確定性原理というのは、今の場合、位置を正確に確定すればするほど、その位置でのエネルギーの大きさが確定しなくなるということです。
 つまり、原子などよりずっと小さい領域を物理的に解...続きを読む


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