アインシュタインの夢ついえる その1 日経サイエンス2019年2月号より

不思議大好きの、まんぼうです。

さて一昨日に予告しました通り(予告記事はこちら)、今日は日経サイエンス2019年2月号から
「アインシュタインの夢ついえる。測っていない値は存在しない。【特集:量子もつれ実証】」
についてご紹介します。
ただ、非常にボリューミーな内容なので、数回に分けてになります。

まず、今回の記事の、非常に簡単な紹介です。
”ベルの不等式の破れに関する、抜け穴がほぼ完全にふさがれた、ち密な実験が行われ、不等式の破れが実証されました”
ということです。
まあ、わかる人にはこれだけでわかるんでしょうけどね。
私を含め、多くの人にとっては”はっ?”というところだと思います。
ということで、私の1.5時間の勉強の成果をこれからご紹介します。
とはいえ、たかが1.5時間の成果ですから、内容の正確さについては、ご容赦ください。
あと、お金があるなら、日経サイエンスを買って読まれることをお勧めします。
では、さっそく行ってみましょう。

さて、最初に「量子もつれ」について。
量子もつれという概念は、”シュレディンガーの猫(のパラドクス)”でおなじみの、シュレディンガーが”2個以上の粒子にまたがる量子的不確定性を説明する”ために導入したものです。
で、不確定性といえば不確定性原理ということで。
不確定性原理(ハイゼンベルグの原理ともいわれてますね。最近ちょっと違うらしいですけど)というのを、超簡単に言葉で言うと、
「物体の(といっても、量子力学のターゲットになるような小さなやつです)位置と運動量の両方を同時に正確に測定することはできない」
となります。
位置の不正確さをΔX(ΔX=0は、位置がぴったり測定できたということ)、運動量の不正確さをΔP(ΔP=0は、運動量がぴったり測定できたということ)としたとき、
ΔX・ΔP≧<ディラック定数>/2
(ディラック定数は<プランク定数>/2πとなるものです)
で表される。となります。

では、今回破れが実証された”ベルの不等式”とは何かというと、
「ある物理量のセットに対して、次の”3つの仮定”が成り立つならば、それらを使って計算されるある値は必ずある範囲にある。」
というもの、
”ある”がいっぱい出てきてすみません。
また機会があったらちゃんと式にできるようにします。
それはさておき、前提となる”3つの仮定”とは次になります。
1.それらの物理量が、測定していないときでも、ある決まった値をとっている。
2.光を超えるスピードで伝わる情報はない。
3.マイナスの確率は存在しないこと。
なんだか、とっても当たり前のことを言っているこれら3つの仮定が成り立つとする理論を「局所実在論」といいます。
”ある範囲にある”というのを式で表すと不等式になるので、”ベルの不等式”というのでしょうね。

で、不確定性の関係にある物理量に対して実験してみたところ、
範 囲 外 でした。
と、いうことです。これが”やぶれ”ですね。

でもね、これ、もっと前に実験で確かめられていたはずなんです。
というのも、私が見ていたアインシュタイン・ロマンの中で、”あたかも月でサイコロの6の目が出た瞬間に、地球のサイコロの目も6に決まるような、不思議な相関が実験で確かめられた”という内容がありました。(予告のブログにも書いてましたけど)
今にして思うと、これはEPRパラドクスがEPR相関に変化した、つまり、矛盾ではなく相関関係(実際に起こること)に変わったという実験だと思います。
ですので、きっと、ベルの不等式の破れを確認していたはずなんです。
でも、それから数十年、長い年月をかけて、やっと、これでどうだ!というものが出てきた。
なぜ、そんなに時間がかかったのか?
そのあたりについては、次回に続きます。

それではまた、次のおもしろ不思議でお会いしましょう。

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