じじぃの「未解決ファイル_181_不確定性原理」

Quantum Mechanics: The Uncertainty Principle 動画 YouTube
http://www.youtube.com/watch?v=Fw6dI7cguCg
Walter Lewin MIT Heisenberg's Uncertainty Principle 動画 YouTube
http://www.youtube.com/watch?v=V0c7ZOLvigo
Lecture 34: Heisenberg's Uncertainty Principle
http://xoax.net/physics/crs/classical_mechanics_mit/lessons/Lecture34/
The Adventures of Mr Tompkins.mov 動画 YouTube
http://www.youtube.com/watch?v=DMPkxueh_gA
Quantum Bz'llz'am's - Physics
http://www.physics.princeton.edu/~steinh/ph115/TompkinsQuantumBilliards.pdf
やっぱり神はサイコロを振らない 2004年12月号 日経サイエンス
神はサイコロを振らない」。そう言ってアインシュタイン量子力学を批判したのは有名な話だ。彼は観測される現象が偶然に選ばれるという量子力学のあいまいさに納得せず,最終的にはすべてが古典力学で説明できるのではないかと考えていた。
こうしたアインシュタインの考えは長く否定されてきたが,最近,徐々に賛成する研究者も増えてきた。古典力学から量子力学を導き出す試みがさかんになっており,その代表は「隠れた変数理論」と呼ばれる理論だ。
http://www.nikkei-science.com/page/magazine/0412/sp_07.html
なにはさておき量子論 第3章 ハイゼンベルク不確定性原理
この位置のわからなさを(Δx)で表し、運動量のわからなさを(Δp)で表すと、
   Δx・Δp=h
であることを、ハイゼンベルクは証明した。(hは、プランク定数である)
勘違いしないでほしい。位置と運動量を掛けた値がプランク定数になるのではない。
「位置の不確定さ」と「運動量の不確定さ」を掛けたものがプランク定数になるのだということ。
   つまり、電子の位置を正確に知ろう(Δx=0)とすれば、その運動量はなくなる(Δp=∞)
   逆に、電子の運動量を正確に知ろう(Δp=0)とすれば、その位置はなくなる(Δx=∞)
これは、実験の精度の問題ではない。物質に関する根元的な問題である。だから「不確定性原理」という。
http://www1.odn.ne.jp/~cew99250/html/C_3.html
『これが物理学だ!マサチューセッツ工科大学「感動」講義』(ウォルター・ルーウィン著 東江一紀訳) 本の話WEB
http://hon.bunshun.jp/articles/-/1156
MIT白熱教室 「神はサイコロを振らないのか? 〜量子力学不確定性原理 2013年2月16日 NHK Eテレ
【講義者】MIT物理学名誉教授 ウォルター・ルーウィン
今回の講義は超難解、しかし、頭がしびれるほどの知的快感を味わえます。テーマは、原子や電子など、目に見えないミクロの世界が舞台です。
そこは「量子力学」が支配する不思議な世界。
電子はどうやって運動するのか? 光は波なのか粒なのか? そして「不確定性原理」とは…。
量子力学の超難解な理論を丁寧に紐解き、明解な実験で証明します。
神はサイコロを振らない」という有名なアインシュタインの言葉にはどんな意味が込められているのか?
http://www.nhk.or.jp/hakunetsu/mit/130216.html
不思議の国のトムキンス ウィキペディアWikipedia)より
不思議の国のトムキンス (Mr. Tompkins in Wonderland) は1940年にケンブリッジ大学出版局から出版された科学空想物語で、著者ジョージ・ガモフ原子核アルファ崩壊理論やビッグバン宇宙論で知られた世界的な物理学者である。そしてこれは、主人公トムキンスが夢の中で相対性理論量子力学の効果が日常的に容易に観察出来る不思議な世界に入り込んで色々と思いがけない出来事を体験する、というかたちでこれら非日常的な物理の世界を解き明かす楽しい本である。
【内容】
第7話の前半ではトムキンスは町の玉突き場へ出かけ、ここで突かれた玉が「粥のように」広がるのを目にする。居合わせた教授が、この玉は量子定数がとても大きいので不確定性関係が目に見えると教えてくれ、零点振動やトンネル効果を実験して見せてくれる。後半は量子効果に関する教授の講演内容である。

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『不思議宇宙のトムキンス ジョージ ガモフ、ラッセル スタナード/著、青木薫/訳: 白揚社 2001年発行
量子ビリヤード (一部抜粋しています)
カウンターでビールを受け取り、椅子に掛けようとしたとき、トムキンスはビリヤードの玉が弾(はじ)ける音を聞いた。そういえばパブの奥にはビリヤードがあったな、と思い出したトムキンスは、ちょっと覗いてみることにした。ビリヤード・ルームでは、ワイシャツ姿の男たちが自分の順番を待ちながら、賑やかに飲んだり話したりしている。トムキンスは台のそばでゲームを眺めることにした。
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球が一番たくさん転がっていくように見えるのは、衝突の方向である。
「これはまさに、確率の好例ですな」背後で耳慣れた声がした。
肩越しに振り向くと教授が立っている。
「先生でしたか。よかった、おそらくあなたならここで起こっていることがおわかりでしょう」
「もちろんです。この店のご主人は、わたしなら”誇大量子効果症”とでも言うものにかかった球を使っているようですな。もちろん、自然界の物体はすべて量子法則にしたがいますが、プランク定数(量子効果の大きさを表す数値)は、それはそれは小さいのです――普通はね。しかし、ここにある玉では、プランク定数が非常に大きくなっている。おそらく1くらいでしょうか。これはとても都合がよろしい。われわれはこの目で量子現象を見ることができるのですから。普通ならこの手の現象は、きわめて高度に洗練された観測を行なったうえで、推論によって理解するしかないのです」
教授は思案顔で続けた。
「こちらのご主人がどういうルートでこの玉を手に入れられたのか、非常に興味がありますな。厳密に言えば、われわれの世界には存在しないはずのものなのです。どんな物体に対しても、プランク定数は同じなのですから」
「ほかの世界から持ち込んだのかもしれませんね」トムキンスが言った。「ところで、この玉はどうしてこんなに広がるんですか?」
「ああ、それはその玉の位置が確定していないせいです。玉の位置を正確にとらえることができず、せいぜい”だいたいはこのへんい”とか”どこかほかの場所にもいくらかある”くらいのことしか言えないのです」
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ぼやけた玉は台の上をのろのろと転がっている。それを教授はゲームの開始時に使う木でできた3角形の枠の中に入れた。すると玉は枠の中で暴れているように見えた。3角の枠の中が、ぼやけた象牙の玉でいっぱいになった。
「どうです! 玉に位置を2角の枠内に制限しました。さきほどまでわれわれにわかっていたのは、玉が台の上のどこにあるということだけでしたね。それに枠内に制限された玉の速度をご覧なさい。速度の不確かさは跳ね上がりましたね」
「玉が暴れるのを止めることはできますか?」トムキンスが尋ねた。
「できません。物理的に不可能です。空間に閉じ込められた物体はすべて、ある運動をするのです。われわれ物理学者は、それを”ゼロ点運動”呼んでいます。そういった物体が静止していることは不可能なのです。もしも物体が静止すれば、われわれはその速度を確実に知ることはできるでしょう。速度ゼロというわけです。しかし物体の位置がかなり確実にわかっている場合――この3角形に閉じ込められた玉のようなものですが――われわれはその速度を知る事ができないのです」

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どうでもいい、じじぃの日記。
2/16、NHK Eテレ MIT白熱教室 「神はサイコロを振らないのか? 〜量子力学不確定性原理」を観た。
MIT ウォルター・ルーウィン教授がハイゼンベルク不確定性原理を説明するのに持ち出した、ジョージ・ガモフ著『不思議宇宙のトムキンス』の中の量子ビリヤード。
三角形の枠の中にビリヤードのボールを入れると、たちまち高速で動き出す(h/4π=1)。
「空間に閉じ込められた物体はすべて、ある運動をするのです。われわれ物理学者は、それを”ゼロ点運動”呼んでいます。そういった物体が静止していることは不可能なのです。もしも物体が静止すれば、われわれはその速度を確実に知ることはできるでしょう。速度ゼロというわけです。しかし物体の位置がかなり確実にわかっている場合――この3角形に閉じ込められた玉のようなものですが――われわれはその速度を知る事ができないのです」
アインシュタインは言った。「神はサイコロを振らない」って。
アインシュタインは「特殊相対性理論」で、あらゆる物体に含まれる、あらゆるエネルギーが表現されてしまう公式を発表した。
「質量」 X 「光の速度」の2乗という、途方もなく簡単な数式。
 E = mc2
まさにシンプル・イズ・ビューティフル!
量子力学は嫌いです。わかりませ〜ん。