ハイゼンベルクの不確定性原理とは何か？分かりやすく簡単に解説 ぷち教養主義
ドイツのノーベル物理学賞受賞者ハイゼンベルクによって1927年に提唱された不確定性原理は、量子力学の根本原理としてずっと正しいと信じられてきた。 量子力学を学ぶ学生は、1回目ないし2回目の授業で、「この原理は正しいから信じろ」と教えられる。 この原理は証明されていなかったにもかかわらずだ。 非常に小さな量を扱う量子力学が成り立つ世界では、電子の位置と運動量 (質量×速度)を同時に正確に測ることはできない。 位置を正確には測ろうとすると速度が変化してしまうから、というのが不確定性原理だ。 小澤正直・名古屋大学教授は2003年に、不確定性原理を説明したハイゼンベルクの不等式は間違っていることを示す「小澤の不等式」と現在呼ばれている新たな式を発表した。. 「不確定性原理」という言葉を聞いたことがあると思う. 解説はそこら中にあふれている. 要はミクロな領域では粒子の位置と運動量は正確には決められず, という「 不確定性関係 」が成り立つ, というものだ. 一方の測定誤差を極めて小さくすれば他方の誤差が極めて増すことになり, 結局誤差の積を一定以下には下げることが出来ない. そこにプランク定数が関係している. ・・・という内容である. これがさっぱり分からない. いや, 理屈が分からないのではない. 私の疑問は普通とはちょっと違って, おおよそ次のようなものだ. 果たしてそんなに有難がるほどの概念だろうか. 歴史上, どんな文脈で出てきたのか. 量子力学にとってどれほどの意味を持つのか. 偉そうな疑問だ. まぁ一緒に疑ってみようじゃないか.
不確定性原理の本質。。。小澤の不等式。。。 来生自然の。。。
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不確定性原理. これまで、ある系の状態\ (\varPsi\)において、古典物理量の演算子\ (\hat F\),\ (\hat G\)が可換なとき、古典物理量\ (F\)と\ (G\)は同時に確定値をとれることを確認した。. それに対し、ある系の状態\ (\varPsi\)において、古典物理量の演算子.. 不確定性原理. 導出等の細かい話は置いておくとして、電子の波束について、波束位置の広がり∆xと運動量の値の広がり∆pの間には、 Δx ⋅ Δp ≥ħ2 (1) の関係が成立する。 そこで、不確定性の意味について少し考察する。 例えば、 (1)式に位置Δx=0を代入した場合を考える。 つまり、量子効果による値のずれが無い場合を意味し、xの値が完全に確定することとなる。 その結果、運動量のずれの値がΔp＝∞となり、エネルギー保存則が不成立となる。 よって、少なくてもパラメーターのずれは0より大きい必要があるので、厳密に値を決定する事が出来ない。 この様に、位置と運動量を正確に求める事ができない状態を不確定性原理と言う。 まとめ.
