シュレーディンガーの猫って、シュレーディンガーさんが「生きた状態の猫と死んだ状態の猫が重なって存在するってことがありえるけど、そんなのおかしいよね普通に考えて」っていうことを言ってると思ってるんですが

ネコ | 物理学53閲覧

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シュレディンガーの猫について説明します。 シュレーディンガーの猫の思考実験は、次のとおりです。 まず、蓋のある箱を用意して、この中に猫を一匹入れます。箱の中には猫の他に、放射性物質のラジウムを一定量と、ガイガーカウンターを1台、青酸ガスの発生装置を1台入れて置きます。 もし、箱の中にあるラジウムがアルファ粒子を出すと、これをガイガーカウンターが感知して、その先についた青酸ガスの発生装置が作動し、青酸ガスを吸った猫は死にます。 しかし、ラジウムからアルファ粒子が出なければ、青酸ガスの発生装置は作動せず、猫は生き残ります。 「一定時間経過した後、猫は生きているか死んでいるか」と言う問題です。 ラジウムは、原子番号88の元素で元素記号は Raです。安定した同位体は存在せず、天然には4種類の同位体が存在します。 ラジウムはアルファ崩壊してラドンになります。アルファ粒子は、陽子2個と中性子2個(ヘリウム4の原子核)からなります。アルファ粒子は不安定なラジウム核のアルファ崩壊にともなって放出されます。 この様に、ラジウムはアルファ崩壊して、原子番号と中性子数が2減り質量数が4減るので、ラドンとなります。 実験に使用するラジウムの全ての粒子の状態を正確に把握出来れば、実験時間内に一つでもアルファ崩壊を起こすか否か計算出来ます。その場合、猫は生きているか死んでいるか結論が導けます。それが、果たして可能なのでしょうか。 量子力学では、粒子は波として表現し計算します。 ドブロイは、物質を物質波の方程式①「λ= h/mV」(λ=波長・ h=プランク定数・m=物質の質量・V=物質の速度)と表現しました。 これについての詳細は、 ドブロイの物質波 を参照下さい。 この様に、全ての物質は波長と速度で表され計算されます。これを波動関数と言います。しかし、この「ドブロイの物質波」の方程式は、次の様な困難(=不確定性原理)を抱えています。 「不確定性原理」は、②「h/2π(パイ)m<Δx×ΔV」と表現されます。 h=プランク定数=6.629069×10^-34J*s(ジュール×秒)・π(パイ)=円周率3.141592・m=物質の質量(単位:㎏)・x=波長(単位:m)・V=速度(単位:m/秒)です。 言葉にすると、「物質の位置を正確に確定しようとすると物質の速度が不確定になり、逆に物質の速度を正確に確定しようとすると物質の位置が不確定になる」です。 この「不確定性原理」により、ラジウムの波長と速度を正確には確定出来ません。その為、量子物理学では、ラジウムのアルファ崩壊の過程を正確に計算することが出来ず、アルファ崩壊が実験時間内に一つでも起こったかについて、イエス・ノーの結論は出ません。 ただ、確率的に、ラジウムのアルファ崩壊は60%起こり40%起らなかったとしか言えません。つまり、ある現象が起こったか起こらなかったかと言う相容れない2つが重なり合った状態として結論を表現するしかありません。 冒頭に戻ります。量子力学では、アルファ崩壊が起こった確率が60%・起こらなかった確率が40%なので、実験後猫は60%死んでおり40%生きていることになります。しかし、猫が死んでいるか生きているかはお互いに相容れません。生きているか死んでいるかしかないのです。 この様に、実験に使用するラジウムの全ての粒子の波長と速度を正確に記述することが出来れば、その中で所定時間内にアルファ崩壊する粒子があるか否か計算し結論が出ます。実験後、猫は生きているか死んでいるかはっきりします。 しかし、量子力学の手法では「不確定性原理」により、ラジウム全ての粒子の波長と速度を正確に記述することが出来ず、所定時間内に実験に使用するラジウムの中の粒子がアルファ崩壊を起こすか否かは確率でしか表現出来ません。従って、猫は60%死んでおり40%生きていると言う矛盾した結論となるのです。 シュレーディンガーは、量子力学の確率的表現を巨視的に見ると矛盾に陥ることを「シュレーディンガーの猫」の思考実験で表現しました。 詳細は、下記のホームページを参照下さい。 http://catbirdtt.web.fc2.com/syuredelinnganoneko.html

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これは放射性崩壊という原子レベルでの現象が日常の大きさに適応できるかという疑問です。もともとはアインシュタインが考えた思考実験で、放射性物質が崩壊すると爆発する火薬を考えていました。それをシュレディンガーが猫に変えたという話です。 放射性物質が崩壊する現象は、原子レベルで起きますが、これは波動関数の波束の重ね合わせで記述できます。量子力学では、原子レベルの現象は観測者が観測するまでは決定されないという解釈が成立します。そこで、アインシュタインとシュレディンガーは、量子的現象である放射性崩壊を使って、猫が死ぬのは人間が観測することと関係しているかどうかという思考実験を考えたのです。これは物理的現象は人間が観測することとは無関係に存在するというアインシュタインの主張を表したものです。 もう一歩踏み込むと、波動関数という確率的扱いを1個の粒子に適応するのは妥当だろうか、という熱力学からの発想でした。19世紀、熱力学は物理学の主流でした。多数の粒子を統計的に扱う手法は、工学においても認められていた実践的な理論だったのです。図らずも量子力学は熱力学の手法をいつの間にか取り入れていました。波動関数は偶然シュレディンガーが思いついたのではなく、熱力学から持ち込んだものだったのです。 一般には、シュレディンガーの猫は量子力学の観測問題として理解されますが、この背後には統計的手法を1個の粒子に当てはめていいのか、という方法論への疑問があると言えます。

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あっています。既に回答が出ているので特に補足することは無いですが、強いていえば、シュレーディンガーさんはこれを元におかしいと主張し、(全員ではないですが)他の物理学者は「なるほど、そう考えてもいいんだ」と斜め上の解釈して量子論の基本的な考えに落ち着きました。 一応言っておくとこの解釈をコペンハーゲン解釈と言って、解釈なのでまだ正しいかどうかはわかっていません。このイメージを持っていると量子論が理解しやすいor計算しやすいだけであって、もし他の解釈のが優秀な場合、コペンハーゲン解釈は捨てられて新しい解釈になります。一応色々解釈は出てますがどれもコペンハーゲン解釈に劣っています。