【解説】量子力学って何？⑤「観測」とは？すべてが確率に支配された奇妙な実験【シュテルン・ゲルラッハ実験 / ディラックのブラケット記法】
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- Опубликовано: 26 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5は、量子力学で使われる「ブラケット記法」と「観測」について、そして不確定性がはっきりとわかる実験「シュテルン・ゲルラッハ実験」を紹介します！
■目次
00:00 量子力学って何？
00:55 シュレーディンガー方程式
01:31 ディラックのブラケット記法
03:49 観測とは
06:57 射影仮説
10:18 不確定性関係
12:14 シュテルン・ゲルラッハ実験
15:26 2台目のSG装置
17:43 SG装置を真横に倒すと
19:56 3台目のSG装置
22:40 スピンの不確定性関係
23:55 SG実験の確率計算
25:18 アインシュタインは確率解釈を信じなかった
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#量子力学 #解説 #科学 #不確定性原理 #シュテルンゲルラッハ実験 #ブラケット記法 
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量子力学って何？① ruclips.net/video/COHahFyMyzc/видео.html
量子力学って何？② ruclips.net/video/0y21jMtJSwQ/видео.html
量子力学って何？③ ruclips.net/video/oLqXvgrtmcA/видео.html
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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
量子力学は大学や市販教科書で既に勉強していたのですが、シャドーアートの喩えとかいろんな部分がまじでめちゃめちゃわかりやすくて感動しました
我々一般人には、なかなか理解が難しい世界ですが
たてはまさんの動画を見ると少なくとも分かった気になれます。次回も楽しみにしてます。
めちゃめちゃおもしろいです！！！
アインシュタインって主張が間違ってたとしてもその主張から新しい発見とかあるからすごい
アインシュタインの主張であるEPR論文が結果的に量子力学をさらに強固なものにしましたからね！
1nmしか分からないけど、分かりやすい解説でとても面白いです。 毎回更新楽しみにしてます。
次回お楽しみに！
量子力学系動画で一番わかりやすいです！
私が学生の時にこの動画が欲しかったー😂
ワクワクを届けてくださりありがとうございます😭
続編、大変楽しみに待ってます！
製作中です！
以前から量子力学のことを知りたかったのですが、たてはまさんがとても分かりやすく説明していただいているので、楽しく学ばせてもらっています。ありがとうございます😊
最後のところで、フォレストガンプが、人生はチョコレートの箱のようなもので、開けてみるまでわからない…と言ったのが何となく頭をよぎりました。次回も楽しみにしています😄
フォレストガンプを思い出すとは粋ですね！
【量子力学解説シリーズ】は大変興味深く、毎回楽しく拝見しております。
たてはまさんの知識と解説力には敬服するばかりです。
いち視聴者の感想として、小説『三体』についての感想動画や解説動画もいつか拝見してみたいと思いコメントを残させていただきました。
次の動画も楽しみにしております。
自分もアインシュタインの言うようにまだ量子力学は未完成なんじゃないかって思います
全てが確率的なら目の前の現実はなぜ存在できるんでしょう
この世のすべてが影にすぎず実態は捉えられないなんてまだ人類がそこまで行けてないだけなんじゃないかなあ
パート6をお楽しみに！
むずかしおもしろいです！
観測による微細な影響？力？が量子の動きを変化させてしまう、、という事ではないのでしょうか？
すべての物質は、「量子」という性質を有していると考えるのが正しいんですよね。
"More is different"なので我々は量子が集まった結果現れたマクロな性質を見ているに過ぎないんですが、やはり直感が追いつかない。
SG実験は、4次元以上の物体(?)の影を見るような話なのか(?)
二台目のsg装置を一台目の装置から45°だけ倒したような角度で設置した場合どのような結果になると考えられるんですか？
直感的には半々にならないと思うんですが、50％ずつなら面白いですね。
x軸、y軸、z軸というのはお互いに直交しています。つまりお互いに、お互いの軸の成分は一切混ざりませんが、
45度回転させたものは、これらと直交はしていません。
なので成分が混ざります。
スピンの成分も混ざり、スピノルというもので表すことになります。
|↑>をθだけ回転させたものを、|↑(new)>とすると、
|↑(new)>=cos(θ/2)|↑> + sin(θ/2)|↓>
|↓(new)>=-sin(θ/2)|↑> + cos(θ/2)|↓>
というものになります。45°=π/4において、
||^2 を計算すると、(2+√2)/4 = 85%
||^2 を計算すると、(2-√2)/4 = 15%
になります。なので、二台目のSG装置を45°傾けた場合は、85%, 15%という結果で分離します。
わくわくしてきました🥰
解説後半のSG実験を知って最初に思ったことが、部分ループさせたい、だった
同じ装置に通し続けるようなイメージですか？
@@CGBeginner SG装置で分離させた片方をどうにかして同じSG装置に再び通すという妄想なので、その通りのイメージだと思います。 経路の一部だけを開口させることで発射時点でバラバラだろうスピン方向を一方向に揃えるような一つの機構になる。入・出力でビームが減衰しているのか、スピンの修正にエネルギーは不要なのか、あるいは経路中の空間から不足余剰分エネルギーを融通しているのか、量子スピンと物理エネルギーを混同することが間違いかもしれませんが、自分の知識で断定できないところに興味が湧きました。
普通に減衰しますね
量子の重ね合わせ状態を破壊せずに観測できる 弱い観測についても解説ください
オッペンハイマーの話関連ですが、被爆が化学的、物理的に一体人間の体にどういう影響を与えているのか解説お願いできないでしょうか。
たてはまさん、化学屋でしたよね…完全に物理屋の内容…動画の監修(師匠)などいらっしゃいますか。当時、量子化学の授業で習っていた教授よりはるかに分かりやすい…😂
化学屋ですが、計算化学系でした！監修は当時の教科書やWebなど…
ディラックと聞くとどうしてもディラックの海が先に出てきてしまう！
陽電子の発想にもなっているので、ディラックさんはまじで天才ですよね。
karainiモノポール（単極）磁石が
存在すれば、量子収束して
二倍の磁力線が得られるかもしれないですね
磁束のトンネル効果で磁界が無限大に
広がるかもね・・・
モノポール、本当にあるんですかね～～・・・？
いつもながら素晴らしいコンテンツです。
自戒を楽しみにしています。
Xで拡散しますね！
お願いします！
難しいですが何とか話についていけるように何度も動画を巻き戻しながら視聴しております。ただ数式が出てくると思考が停止してしまうのが自分（文系）の悪い癖ですねー😅
ちゃんとやろうと思ったらめちゃめちゃ難しくなっちゃいますが、動画で示してる数式では、足す・引く・掛ける・割るがわかればなんとなくは伝わるようにできるだけ砕いています！
22:55 1枚目のスクリーンで↑↓両方を確認するのではなく、↓だけを観測て確定させた場合、3枚目のスクリーンでも↑↓50%ずつになるんでしょうか？
1枚目で↓が確定した瞬間に↑も確定するから3枚目は↑だけになりそうな気もするし、→は↑と↓の重ね合わせなら50%ずつになる気もしますし…
「上向き」「下向き」の語源は、この実験からだったんですね。
そのはずです！
量子力学の奇妙なふるまいのエンタグルメントの解説もお願いします。
次回のパートで量子もつれの話をします！
7:26 『ゲーデル、エッシャー、バッハ』だ。
電子は質量があるので、その飛行過程には時間経過があります。観測されたことをなぜ粒子は「記憶」できるのでしょうか。なにかメモリがあるのでしょうか。
これたくさん用意したら全部のスピンを下向きとかにできるよな？
ぐぅぅ、難しくてしがみ付くのがやっとです
正直、結構難しいですよね・・・どの辺が特に難しいですか？
@@CGBeginnerディラックのブラケット記法のところはその後の実験内容で何となく分かりますが、最初の説明時は私の頭では？？？でした・・・
ソルボンヌ大学の研究で「単一原子が量子的な波に変化する様子を視覚的に捉えることに成功」という報道を見ました。
この件をいつか動画で解説して頂ければ。
観測のついて質問なんですけど、射影した段階ではx軸に関する情報がとれてきただけで、実際にx軸のどの位置にあるかっていうのは確率的にしかわからないってことですよね?
なんか射影しただけ観測と呼ぶのは違和感があるんですが、。
勘違いがあったら教えてください
条件が変われば形態が変わるってことじゃないのかな？
例えば男女で5:5で分けて男だけの社会にする。んで男だけの社会になったところで今度は男女という条件の定義を変える。するとまた5:5になる。みたいな。
条件と結果は相互に影響し合うので、物理じゃなく概念で考えればすんなり納得できる。
量子力学って物理じゃなく哲学の分野だと思う。
大学時代こういう講義を受けたかった
僕ももう一回大学に戻りたい
ヒモ理論の11次元と関係あるのではと思っています。いろんな状態のものが同時に存在して、観測した結果の状態が無数に別の平行世界が同時にあり、存在確率に沿った
確率で結果が存在している
みたいなことを想像してます
ひも理論は量子力学を発展させた理論なので関係はありますよ。でもここでいう11次元は、可能性が11個あるとかそういう意味ではなく、自由度が11個必要になるというだけです。
平行世界が同時にあり、存在確率に沿った確率で結果が存在しているという考え方は、多世界解釈というものですね。
モニタ越しでも観測になりますか？
量子系はそれに絡んでいるすべての状態が関係するので、
何らかの観測結果をモニターに映してそれをあなたが見るのであれば、
あなたの脳細胞が結果を理解するまでの状態までが観測です！
カメラの画素が捉えた時点で結果は決まりそうですが、モニターやセンサーで人間が認知しなければ、その結果は分からないので、モニターを含んでいてもいなくても変わらない事になりそうですね。
人間ではなく、AIが観測するとどうなるのかは気になります。
面白いし早く続きが見たい。だけどこの知識を日常生活に活用できる気がしない。
電子とかのスピンって回転じゃなかったんだ。電子をそのままの姿で拡大したら、どう見えるんだろう。
電子を見てみたい気持ちはわかります！僕がSF映画とかに求めてるのは、そういうところなんですよね～
量子力学は日常生活とは関係ない気がしますが、じつは周りにあるあらゆるものは量子力学が無いと存在しなかったものなんですよね！
SG実験で中間の状態がないのは当たり前だと思うけどな。どちらかに引っ張られてるならその向きに原子は向くんだから引っ張られる度合いは一緒でしょ。片方だけじゃなく上下２つに分かれるのは不思議だけど。
SG装置で上下のいずれかに分かれるというのがよく分かりません。電子は銀原子の周りにランダムに存在するから、電子の向きはランダムなのではないですか？
その部分が量子力学でわかる一番直感的な感覚とはずれる部分ですよね。
「電子の向きはランダムなのではないですか？」という考え方は、向きが最初から確定していることが前提になった思想です。
そもそも向きは確定していないというのが、量子力学の本質であり、SG実験からわかる事実です。
きたー！量子もつれ。本命だ。
高校1年生です！昨日で中3でした。不登校の学力小4レベルですが、難なく理解し記憶出来ました。ブラケット記法の使い方マスター出来てよかったです。量子力学難しいですね。動画の内容は完璧に理解しました。量子力学の世界は巨視的物体にも作用し、重ね合わせもマクロ世界にも対応しています。高校に行く時、その新たなクラス内に私が執着した有名人の顔の人に似てる人が教師として現れたり、自分が夜スマホで異様に見てた有名人の顔と似た生徒が複数いたり、不気味でした。巨視的な、人間にも量子的重ね合わせはコペンハーゲン解釈は作用するのでしょうね。そして私が考案したのですが、街中にいる人々にも不確定性原理が働いていると感じます。観測前の歩行者、街の人aの位置と運動量は観測するまで定まらず、この世は特定の主人公的スターシード人物中心に作られており、スターシードという宇宙由来の魂達の意識によりモブキャラと呼ばれる街にいるクオリアを持たない自我のあるフリをした存在の速度と運動量が決定され、観測する前はモブキャラの運動量と速度は決まっておらず私が見る前はその歩行者は波のような性質を持っており質量として存在しているが顔のパーツは完璧には決まってない。仏教の阿頼耶識という観測によって宇宙万有が展開し基体となって不変となる性質があるのでしょう。
不登校高1無勉強より
急に難易度あがりすぎてないですか？
パート6のために必要だったので、ちょっと難しくなりました！パート6はそうでもないのでお楽しみに！
自分の理解力が足りて無いだけなんだと思うのですが、磁石の実験で真ん中が現れないのは直感には反さないと思ってしまう。実験装置を通す時、完全な真横の磁石なんてほとんど存在しないから上下のみに区別されたと考えると普通のことのように感じる。人間の目には真横に見えるものでも実際にはほんの少しだけ上下に傾いている。完璧な横のものはほぼない。こう考えるとその後の実験も我々の感覚には反していないように感じます。自分が勘違いしてるだけのような気がしますが、誰か説明していただけないでしょうか？
上下の度合いについて、完全に上と、完全に下の2種類しか出てこないんです。どうでしょう？
@@CGBeginner なるほど”完全に”だったのか。納得しました！
シャドーアートのたとえで💡ってなったけど甘かった…😵💫😵💫😵💫
神様サイコロ振らないで…🎲🎲🎲
残念ながら、振るんです😢