【解説】量子力学って何？④「確定」の限界 不確定性原理【ハイゼンベルクの不確定性原理】
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- Опубликовано: 9 июл 2024
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今回は、名前だけならみんな一度は聞いたことがある「量子力学」のお話をしていきたいと思います！
量子力学は、れっきとした物理学のいち学問なわけですが、そこから導ける内容が、普段生活するなかの一般的な感覚とは相容れない内容になりがちなので、
SF、オカルト、スピリチュアルといったイメージをお持ちの方もいるのではないかと思います。
パート4は、量子力学の本質「ハイゼンベルクの不確定性原理」をお話しします
■目次
00:00 量子力学ってなに？
00:34 シュレーディンガー方程式
01:38 波動関数とは
02:52 波動関数と演算子
03:55 線形代数
05:15 シュレーディンガー方程式は線形方程式
06:14 演算子で情報を取り出す
07:29 行列の非可換性
08:31 演算子は非可換
09:54 ハイゼンベルクの不確定性原理
11:03 古典力学は決定論
13:11 我々の存在は確定しているか？
15:06 電子の不確定性
16:07 世間一般の原子のイメージ
16:53 量子力学的な原子のイメージ
17:37 神はサイコロを振らない
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#量子力学 #解説 #科学 #不確定性原理 #ハイゼンベルク #線形代数 
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量子力学って何？④ ruclips.net/video/SBGIrNNUrnA/видео.html
量子力学って何？⑤ ruclips.net/video/vaqMl9o3fMk/видео.html
量子力学って何？⑥ ruclips.net/video/tjBBnzYtIq8/видео.html
量子力学って何？⑦ ruclips.net/video/TkcHIgh0eUw/видео.html
量子力学って何？⑧ ruclips.net/video/Qv92bGfRDhM/видео.html
真面目に学問の話してる途中で、写像ネタ入ってるの好きすぎる
言葉だけじゃなくてほどよく数式を使って説明されていてめちゃめちゃわかりやすい。
量子力学系の動画はだいたいは数式0の説明か数式100の説明しかないイメージ
僕もまさにそこを狙っていて、大体世の中の解説は、あまりに簡単か、あまりに難しいかしかないと思っていて、その中間を目指しました！
最後の次回予告めっちゃ｢城之内死す｣で笑った
大学の講義でもぼんやりとしか分かってなかったのにこんな数分で知識が網のように繋がった感じがする。恐ろしく分かりやすい
次回予告ネタ伝わったひとがいてよかったです
不確定性原理は本当にショックでした😨
三十年以上前でしょうか、ホーキングの宇宙論などが流行った時期にたくさん物理理論を、なるべくなら計算式ナシで知りたい！という気持ちで読んでおりました。
父が理系、科学好きだったのですが私は残念ながらセンスを受け継いでおらず…w
それでもたてはまさんよのうな方がここまで噛み砕いてわかりやすくして下さって、本当に感謝しております。
私の脳みそは衰える一方ですが、好奇心はまだ枯れておりませんので本当に楽しいです。
インターステラーやTENETの解説もじっくりと拝見させていただきました。
より一層映画の奥深さが理解できてありがたいことです！
TENETでの弾丸が手に戻るシーンは、私もいかんせん無理を感じましたw
次回動画楽しみです！！
三体を読んで物理学者に興味を持ちました。解説素晴らしかったです。こういうのが知的生命の醍醐味なんだと思いました。
学生の頃は位置を決めると運動量が決まらないのは、どういう方法を用いても観測した瞬間に量子の状態が変化してしまうからと覚えてました。なんでそう覚えたのかと思ったら、ハイゼンベルクがそう予想してたんですね。それだけ見て勘違いしてました。実際は観測の手段は関係無いと知ってまた面白くなってきました。そこでまた観測問題とか出てきて、量子力学は表面的な知識だけ見てても面白いですね。
観察者効果というやつですね。それも重要ですが、観測の手段によらず本質的に確定しないというのが、面白いところです
自分も勘違いしていたようです。例えば電子の位置を観測するには光を当てる必要がある。光を粒子と考えると、光子を当てると電子が動いてしまい位置が不確定。光を波動と考えると、電子は小さいので波の谷間に電子が潜り込んでしまい位置が不確定。そんな理解をしてました。
わからないながらもすごく興味があるトピックなんですが、丁寧な説明、本当にありがたいです。
このシリーズが今まで見た量子力学の説明動画の中で一番解りやすく一番難しいです（不確定）
しっかり数式を用いていながら、説明も分かりやすくとても良かったです！
次回の動画が待ちきれねぇ！
現在制作中です！めっちゃ長くなりそうなのでさらに分割するかも・・・！
数学、科学音痴の自分ですが、量子力学の一連の動画は世界の見方が一変する感があってすごくおもしろいです！
写像ってなんすかは草
線形代数の話をするたびにこすります。
いつも思うのですが、物理の世界は表現がかっこいいですよね笑
エントロピーとかラプラス関数で出てくる「悪魔」とか、確率に関わる多くの場所で「サイコロを振る」とか。
物理解説シリーズ全4作、とても楽しませて頂いております🙂
通して1時間くらい、へぇ〜となりながら何度も聞いております。
頑張ってください〜！
おしゃれな言い方がおおいですよね。おしゃれだからこそ、後世まで残るというのもありますが！
相手に伝わるように
ここまでわかりやすく説明できるたてはまさんが素晴らしい！
（３年前から視聴しておりましたが、遅ればせながらチャンネル登録しました）
我ながら、なにかを教えるのは得意なほうじゃないかと思ってます！
すごい！
頭が良くなった気がする！
結構、難しい分野ですからね！
もう開始4秒で、音と間が最高
声色がおだやかで、丁寧な口調がとても分かりやすく、大変に良く眠りを誘いますzzz
すごい！
観てたら知らないうちに寝てた！
３回観てやっと内容わかった！
何回でも再生していいですよ！
早く続きが見たい！
大人になってからこういった高度な数学的の知識を学習するにはどこから始めたら良いのでしょうか。Chat GPTに聞いてみようかな。
すごく面白いです！出来ればどこかで量子コンピューターの解説に繋げていただけると嬉しいです！
ありがとうございます！
ありがとうございました！
たてはま氏の動画のサムネ、高級感あって好き。どこもジャンクフードみたいなサムネ多いからね。
けっこう、こだわってますよ！
1番わかりやすかったです
もう一回最初から見直します。。。。
分かれへんようになってきました。。
たてはまさんの動画をいつも楽しく視聴させてもらっておりましたが、
7:15あたりで、初めて理解することを諦めました…。
が、その後なんとか爪の先くらいで奈落に落ちるのを堪えることが出来ました。
次回も楽しみにしております。
ハットとかプサイとか、聞きなれない記号ばっかりですが、ゆっくりとみていけば、わかっていただけると思います！
音声「アインシュタインは、この、確率解釈を進めていたマックス・ボルンに対して、手紙を書きます。その中で、アインシュタインは、『私は、神はサイコロを振らないと確信している。』と綴りました。アインシュタインは、全てを確率で考えようとする量子力学に、納得がいっていませんでした。次回は、この確率解釈、神はサイコロを振っているのか、振っていないのかについて見ていくことにします。」
ワイ「さすがにあのアインシュタインを論破することはできないやろなぁ。」
画面「
＿人人人人人人人人人人人人人＿
＞ 次回 神はサイコロを振る ＜
￣Y^Y^Y^Y^Y^Y^Y^Y^Y^Y^Y^Y^Y￣
」
ワイ「ファ！？」
次回お楽しみに！
恐ろしくさりげないひろゆきネタ…！
俺でなきゃ見逃しちゃうね。
16:53 大学で量子力学をやってて電子軌道の話に繋がった時化学の分野の知識の伏線回収になってすごく感動したことを思い出した
全部つながってるのを感じると気持ちいいですよね
藤永茂著のオッペンハイマーの伝記を映画の予習用に読んだのですが、肝心の量子力学が何なのか理解できてなかったのでとても助かります。
量子力学の歴史って面白いですよね！
全4回とも拝見しました。続編楽しみにしてます。量子力学に興味はあっても歯が立たずにあきらめてたのですが、この動画に出会えてよかったです。
見当違いのこと言ってたら申し訳ないのですが、観測するまで確定していないのだったら、こちらが望むような結果を得るための観測方法を編み出せば、物質を操作できるのかなと想像しました。これまでは自然や宇宙を観測するための科学が、自然や宇宙のしくみそのものに介入して変化させる科学へとなっていくという事なのかなと想像しました。
神はサイコロを振らないかもしれない、でも人類がサイコロを振って新たな物質や存在形式を出現させる…的な。夢想です。長文失礼しました。m(__)m
似たようなことをしてるのが量子コンピュータですよ！
今までのコンピュータでは、０か１かで計算をしていますが、量子コンピュータでは、０か１かを確定させずに、重なった状態で計算することで、全通りの組み合わせをうまく扱って、ほしい結果だけ確定させるようなことをしています
@@CGBeginner ご返信ありがとうございます。なんと、そのような仕組みだったんですか！量子コンピュータについても勉強したいと思います。ありがとうございます。
「神はサイコロを振らない」の起源を初めて知りました！
次回も楽しみです！
5:41 Ｈψ=Eψ という方程式は与えられた波動関数に対するエネルギーを求める方程式である、と言っているように聞こえますが、一般に波動関数はハミルトニアンの固有状態ではないので、この式は成立しません。この式はHに対する固有関数ψ_nとそれに対するエネルギー固有値E_nを同時に決定する方程式です。一般の波動関数はここで求めた固有関数を重ね合わせることで与えられます。次のスライドでXやPに対する方程式も出てきますが、これらに関しても同様です。ちなみに任意の波動関数ψに対する演算子Aの期待値は∫ψ^*Aψ dxのように積分の計算で与えられます。
シュレーディンガー方程式から不確定性を導出する解説、とても分かりやすく感動しました。余談ですがGPUで大量に計算される3D処理はアフィン変換という写像ですね。AIの処理もこれを多用するようです。
GPUはベクトルや行列の計算が得意ですので、CGやAIの計算に活用されます。
さりげない 写像ってなんすか にニヤリとしました
物理学とは何の関係もないので恐縮ですが、
「神はサイコロを振らない」として、この世の全ての事象が確定しているとしたら
その神が決めたすべてを知り、未来まで予測できる存在が、ラプラスの「悪魔」というのは
なんとも洒落が効いている話ですね。
10:25 小澤の不等式は測定限界に対するもので、不確定性原理に対するものではなかったような…？
（他の動画を提示してすみません。参考：ruclips.net/video/eXxv-zIgtWg/видео.html）
実はすこし混ざった説明にしてしまっています。
ハイゼンベルクの不等式は、測定に関することを言っていて、小澤の不等式はそれを厳密にしたもので、
演算子の交換関係から導かれる不確定性は、測定にかかわらず生じるものです、
ちょっと、混ぜてしまっていました。
シュレディンガー君よりも早く行列力学を産み出したのにあまり有名やなくてハイゼンベルク君可哀想...
やっぱり物理学者にとっては微分方程式の方が扱いやすいんかな
うむ。わたしはちゃんと動いているのに何にもしとらん！と言われるのはこれゆえなのですね（違！）
精密機器や創薬などで起こる「分からないエラー」などはどうでしょう？
次回、いよいよサイコロの話が待ちきれません。
アインシュタインは、解き明かしても解き明かしても尽きない、最高のライバル？恋人？であるこの宇宙の果てが、確率だという解釈が嫌だったのかなとか思った。
野球ボールなど、すべての物質の電子は確定できないのですね…
安定しているように見える物が実はそこに確実にあると証明できない
解釈が間違ってるかもしれませんが少しゾッとします
丁寧な解説と編集お疲れさまです
「そこにある」とは何なのか、という定義を、実在性といいます。
パート5でお話ししますが、実在性は成立していないことが実験からわかっています。
趣味で量子力学を勉強しています。ただ量子力学を知れば知るほど、確率論と確定論の境はどこにあるのか、疑問に思います。
写像ってなんすか？
非常に面白く拝見しています。
波動関数って人間の意思があろうがなかろうが、外部からエネルギーを与えれば収束するという認識でいるんですが、欧米の物理学者はそこに人間の意識だとかを入れ込みたがる気がします（コペンハーゲン解釈にも人間が特別であることが入り込んでいる気がしており、多世界解釈のほうが自然だと感じます）
実証も反証もできないので、科学ではないかもしれないですが、このあたりの人間原理の話も可能であれば解説いただけるとありがたいです。
13:38「存在そのものが確率」って言うのは、心霊スポットに霊が居る居ないっていうのも量子力学っぽいよなって思った
霊は存在する存在しないの重ね合わせの状態が一番身近に感じられるものなのかもしれない
写像ってなんだろう
写像ってなんすか？
？？？「ダメだこりゃ」
2000万km/hの不確かさ・・・って。
電子が原子核の周りを、波の状態でそれだけの速さでブン回っている、ってことですか？
回っているというか、雲のようにボヤっと存在しているようなイメージが近いと思います。化学者はよくそういうイメージで研究してます。
神はサイコロを振るのか？振らないのか？
次回予告
「神はサイコロを振る」
www
ネタバレしちゃいましたね
次回「城之内死す」を思い出す
量子力学、不確定性原理などの用語を英語表記して欲しいです。
なぜ？ 不登校中3無勉強より
写像ってなんですかー
16:00 人間に調べる技術がないとかではなく、本質的に確定していないということ ... 何故そう言い切れるのだろう。技術がないから不思議に見えるのだろう、とは考えないのかな？
ここでお話ししている内容はすべて、シュレーディンガー方程式を前提とした、数学的な計算からわかる結果です。
あくまで世界が量子力学のルールに沿っているという前提になりますが、
数学的な計算をした結果、求められないという結果になっているわけで、
実際に実験をして得られる結果は、その数学の結果に沿ったものになります。
数学的な計算上、求まらないとされたものに対して、実験したら求まるなんてことはありません。
実験誤差、とは根本的に違います。
もちろん、実は世界は量子力学に沿っていなかった、という話であれば、その限りではないかもしれませんが、
世界は量子力学に沿っているかどうかを確かめる実験が行われ、実際に世界は量子力学に沿っていることが確認されています。（パート5でお話しします）
@@CGBeginner 禅問答のような呟きに丁寧な解説をありがとうございます! 今後も楽しませて頂きます!!
ようわからんけど、不確定性原理と超弦理論やM理論などを結びつける理論に発展するとおもしろそうだと思った
量子力学を発展させたのが場の量子論と呼ばれるもので、場の量子論を発展させたのが超弦理論、超弦理論を発展させたのがＭ理論なので、つながってますよ。
神はサイコロを振らないが理系バンドである確率が高いってことね
たてはまさんに三体観てほしい
三体観ましたよ！
人はいつか死ぬ。
自分もいつか死ぬ。