A Happy New Physics! : ハイゼンベルグの不確定性原理も破れた!

みなさん、こんにちは。

いやー、新世紀も12年経ち、いよいよ科学の世界、物理学の世界も変革の時代を再び迎えつつあるようである。

19世紀末期から20世紀初頭にかけて、ニュートン力学とカルノー熱力学とマックスウェル電磁気学に代表された古典物理学の時代から、アインシュタイン相対性理論とボルツマン・ギブズの統計力学とシュレディンガー・ハイゼンベルグ量子力学に代表された現代物理学の時代へと大変革を遂げた。現代科学の基本が定式化され、いわゆる現代科学の時代に入ったのであった。

その時の有名なキャッチフレーズともなった物理学の概念とは、「アボガドロ定数」や「ボルツマン定数」や「プランク定数」から始まり、「エントロピー増大の法則」、「光速度c最大の原理」、「ハイゼンベルグの不確定性原理」
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などであった。

ところが、昨年ついに「光速度cより速い粒子の存在」が見つかった。そして、今年になりついに「不確定性原理の不成立」、すなわち「ハイゼンベルグの不確定性原理の破れ」が見つかったのである。以下のものである。

不確定性原理に欠陥…量子物理学の原理崩す成果

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 電子など小さな粒子の位置や速度を同時に正しく測定することは不可能とする「ハイゼンベルグの不確定性原理」が、常には成り立たないとする実験結果を、ウィーン工科大と名古屋大の研究チームがまとめた。
 80年以上前に提唱された量子物理学の基本原理を崩す成果で、ナノ科学での新たな測定技術開発の手がかりになるという。15日付の科学誌ネイチャー・フィジックス電子版に掲載される。
 物が見えるのは、物に当たった光が反射して、私たちの目に届くからだ。時間をおいて2度見れば、物の動き(速度)がわかる。ただ、光は波長が短いほどエネルギーが大きいので、小さな粒子を見る場合に問題が生じる。短い波長の光を使うほど、粒子の位置は詳しく測れるが、反射した時に粒子をはね飛ばすので、元の速度は測れなくなる。
 このため、位置と速度は、一方を正確に測ろうとすると、もう片方の誤差が増える。これが不確定性原理で、ドイツの物理学者ハイゼンベルグが1927年に提唱。32年にノーベル物理学賞を受賞している。
 同工科大の長谷川祐司准教授らは、原子核を構成する中性子について、「スピン」という量を測定した。2種類のスピンを測ると、位置と速度の測定に相当する。その結果、二つのスピンを極めて正確に測定でき、不確定性原理を表す数式で示される誤差を下回った。
 同原理の不成立を別の数式を使って主張してきた共同研究者の小澤正直・名古屋大教授は「小さい粒子でも、位置も速度も正確に測れることが実験でも実証できた。新しい測定技術や解読不可能な量子暗号の開発などへの道が開けるのではないか」と話している。
(2012年1月16日08時12分 読売新聞)

前々世紀の末期になると、原子という概念が熟成した。さまざな物理化学現象が原子論によってうまく説明されるようになったのである。それで、本当に原子という存在はあるのだろうか? どうやれば見ることが出来るのか?というようなさまざまな疑問が生まれた。そこで、実際に実験を行ってみるものが現れるうちに、ついに量子力学が誕生したのであった。

一方、世紀の天才マックスウェルはこれまた世紀の天才ファラデーの残したさまざまな実験結果をつじつまを合わせるために、自ら実験などをして統合して行った。そしてその結果を1組の方程式群にまとめあげた。これは、マックスウェルが我々がいうところの電気力線や磁力線というようなものを実際の物理的実在である流体渦のようなものだという、ケルビン卿(ウィリアム・トムソン教授)やヘルムホルツ教授などのアイデアを発展させて理論化するうちについに成功したものであった。

そうして見事にまとめられた1組の方程式群を現代的なベクトル解析学の手法でまとめあげたのが、現在の私のような立場、すなわち、フリーの独立研究者であったというヘビサイドであった。ヘビサイドがまとめあげた4つ1組のベクトル方程式群が現在我々がマックスウェル方程式と呼ぶものである。しかしながら、この表式の中にはすでにマックスウェルが力線を物理的存在とみなした生々しい描像は失われ、力線はベクトル方程式を生み出すための1つの方便にすぎないという見方に変わったのである。

このヘビサイド流マックスウェル方程式には1つの特長があり、それにはローレンツ変換に対する普遍性というものが潜んでいた。これは双曲型微分方程式特有の普遍的性質の1つなのだが、これにアインシュタインが飛びついたのである。ここから、光の速度の不変性や普遍性、光速度が最大であるという新概念を生み出して行ったのである。この特殊相対性理論から有名な
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が見いだされ、これが原子核文明への道しるべとなったのである。あとは皆さんの知る通りの歴史が生まれたのである。

これに対して、これまた世紀の天才であった岡潔はこう言っていた。
いったい30年足らずで何が分かるだろうか。わけもわからずに原爆を作って落としたに違いないので、落とした者でさえ何をやったかその意味が分かってはいまい。

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(岡潔博士は、京大で湯川・朝永に数学を教えた教師であった。秋月康夫博士と岡潔博士は湯川・朝永にもっとも影響を与えた2人の数学者であったという。)

アインシュタインの光速度最大原理も覆り、ハイゼンベルグの不確定性原理も覆った。こうして見ると、岡潔の言葉がそのまま真実であったことがよくわかる。「我々物理学者はまだ何も分かっていない」ということなのである。謙虚になろうな、物理学者のみなさん!

ついでに付け加えておくと、やはり正真正銘の天才は違う。かのディラックはこう言っていたという。
ディラックという天才の深淵より。
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 晩年のディラックを訪ねた弦理論の研究者ラモンドが語ったという次の話は驚きである。
 『ディラックはすぐさま返事をした。
 「ノー!話すことなど何もない。わたしの人生は失敗だったんだ!」
 ラモンドは、ディラックに野球のバットで脳天を打ち割られたとしても、そこまで驚かなかっただろうというほどの衝撃を受けた。 
 ディラックは少しも感情を見せることなく、自分が今言った言葉を説明した。 
 量子力学は、かつては前途有望な理論だと思えたが、結局、一個の光子と相互作用している一個の電子というような単純きわまりないものすら、うまく説明できなかった―計算してみると、無限大が随所に登場する、意味のない結果しか出てこなかった。 
 どうやらディラックは40年近く繰り返してきた、繰り込み理論に対する反論を、半ば無意識的に話し続けているようだった』と。

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  by kikidoblog | 2012-01-16 11:19 | 真の歴史

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