第３章 光とともに ナンバー1800

ナンバー1800　2019.08.30　物質の三態と意識
電子のようなミクロの粒子は、壁をすり抜けたり、何もないはずの空間から突然現れたり消えたりします。
また、観測されるまでは波状に広がっていた電子が、観測された瞬間に粒子として姿を表します。
２つのペアの光子のどちらか一方の回転方向を観測した瞬間に、もう１つの光子が逆回転していることが判明してしまいます。
そしてシュレディンガーの猫は、人による観測がおこなわれるまでは、生きている確率も死んでいる確率も半分ですが、観測した瞬間に生死が判明します。
このような物質世界とは違う摩訶不思議な世界が量子と呼ばれるミクロの世界の特徴です。
物質には固体、液体、気体という３つの状態（三態）があります。
たとえば、やかんに水を入れて火にかけ続けると、やがて液体の水は激しく動き沸騰します。
この沸騰し続けているやかんのすぐそばに固体の氷を置くと、火とやかんの熱で、徐々に氷は解け始めます。
高温のガスの火の分子は、気体ですから激しく動き回っていて、大きな運動エネルギーを持っています。
やかんの分子は激しく動き回る火のエネルギーをもらって、振動が激しくなります。
そのためやかんの温度が上がり、その熱がやかんのなかの水分子に伝わると、その熱で水の分子は運動が激しくなり温度が上がることになります。
このようにして、やかんの中の水は沸騰し気体が現れはじめます。
熱運動のエネルギーがガスの炎から、やかんへ、そして、やかんの中の水へと伝わっています。
これと同じことが、量子の世界でも起こっているとすれば、波状に広がっている量子を観察すると同時に、粒子が姿をあらわすということは、私たちが観察をおこなう意識のエネルギーが、瞬時に量子に伝わることで粒子が現われる観察者効果が働いていることになります。
私たちの意識には、量子を粒子にしてしまうだけのエネルギーがあると考えられます。
また、アロシュシ氏による原子と光子をもつれさせる実験（ナンバー1798）によって、原子と光子は量子もつれを起こすこともできることがわかりましたから、原子のような小さなものでもお互いに影響を与えあうだけの意識を持つと考えられます。
炎には水を沸騰させて蒸気という気体を発生させる力があるのと同じように、私たちの意識だけでなく、粒子があるだけでも、その粒子の意識の影響を受けて、量子は粒子として姿をあらわすこともできるかもしれません。
ナンバー1801　2019.09.04に続くかしら？

まだまだ暑い日が続きますね。
仕事も連日続いて、久しぶりの休みの今日は昼前まで寝てしまいました。^^;
でも、無事にブログが書けて良かったです。
残暑は厳しいし、大雨の影響もいろいろあるようです。
無事に夏を乗り切りましょう。

第３章 光とともに ナンバー1799

ナンバー1799　2019.08.26　シュレディンガーの猫と観測による認識
オーストリアの物理学者シュレディンガーが量子力学の考えを否定するために考えた猫の実験があります。
放射性物質の原子核が崩壊して放射線が出ると、ガイガーカウンターが感知して青酸ガスが装置から発生する仕組みを箱の中に作ります。
この箱の中に、生きている猫を1匹入れます。放射性物質から放射線が出るには、原子核が崩壊する必要がありますが、そのためには量子のトンネル効果が必要です。
量子のトンネル効果が起こる確率を1時間に50％とします。
すると、量子のトンネル効果が起こる確率は完全に50％であっても、観測という外部からの干渉がない限り量子のトンネル効果によって、量子が粒子になることはありませんから、猫が生きているか死んでいるのかという確率が50％になります。
猫の状態を知るためには、箱を開けて観測をしなければなりません。箱を開けて観測をした瞬間に、量子の位置が確定されてしまいますから、箱を開けるまでは量子の状態と粒子の状態が重なり合って存在していることになり、放射性物質の原子核が崩壊しているかどうか不明なままです。
原子核が崩壊して青酸ガスが発生すると猫は死にますが、青酸ガスが発生しなければ猫は生きています。
箱の中身を観測しない限り生きながら死んでいる状態の猫が存在するのはあり得ない、このような量子力学はあり得ないとシュレディンガーは言っていました。
アロシュシ氏の実験によって、猫自身を構成している原子、空気の原子、青酸ガスの原子などの、箱の中の原子によって観測が引き起こされていることで干渉が起こり、猫の生死の状態は即座に決定されることになります。
これによって生きながら死んでいる猫は存在せず、観測という認識の方に問題があったのだ、シュレディンガーの訴えに間違いはなかったといいます。
アロシュ氏の実験によって、シュレディンガーの猫にも決着がついたといいます。
私たち人間による観測がおこなわれた瞬間に、波状に広がっていた量子の動きに干渉が起こり、粒状の電子が現われますから、量子の世界に広がっているときの動きの真相はわからないことになります。
粒状になっていることが物質世界で存在することであり、波動の状態で広がっているのが量子の世界であり、それ以上を観測できないのであれば、物質の3つの状態、固体、液体、気体の状態が同時並行的に存在しているのと同じといえます。
物質世界は固体の世界であり、量子の世界は液体の世界で波動として広がっていて、それよりも高い次元の世界では気体のような状態であるため、観測ができないのかもしれません。
そして、高次元の世界のほんの一部分がちらりと見えることが観測なのかもしれません。
ナンバー1800　2019.08.30　につづくでしょう

第３章 光とともに ナンバー1798

ナンバー1798　2019.08.22　量子もつれと意識
粒子のもつれでの観察者効果を調べる実験がおこなわれ、お互いに上下に並ぶのか、左右に並ぶのかが決まっていない２つの光子が、「小さな宇宙」と呼ばれる空間に入れられました。
空間のなかでの２つの光子のお互いの位置は、はじめは安定した形にとどまることがありませんでした。
ところが、観察者が１つの光子の観察をしたあと、もう１つの光子を観察し始めるとその光子が起こす現象は、最初に観察した光子に対して、上下か左右のどちらかに並ぶようになりました。
一方の光子の場所が決まると、もう一方の光子はそれに反応して反対側に位置しました。
１つの光子が観察された時点では、お互いにもつれあうことがなかったのですが、２つ目の光子が観察されたことで、２つの光子はお互いに観察者を意識しているように思われます。
フランスの物理学者セルジュ・アロシュとその同僚たちが、リビジウム原子とマイクロ波を用いた実験で、「光を捕らえて原子と相互作用させる」ことに着目しました。
極低温にした鏡で作った小さい容器の中に、特殊な状態（リュードベリ状態）にした原子を通過させます。
容器の中を通過する原子から発せられるマイクロ波と、その原子本体が相互作用を起こし、量子もつれの状態を作ることに成功しました。
「光（光子）を捕らえることができる容器に、特殊な状態にした原子を通過させることで、原子とそこから出る光（光子）をもつれさせる」というものです。
原子が量子として広がって波状になっていたものが、原子がその周囲と相互作用することで、波が収縮して粒子として現れるということが証明されました。
アロシュ氏はこの実験によって1996年にノーベル物理学賞を受賞しています。
物理学者ヴェルナー・ハイゼンベルクは、「私たちが観察しているのは自然界にはないものだが、その自然界が私たちがおこなっている手法に疑問を投げかけている」と述べています。
量子物理学者アミット・ゴズワミー博士は「可能性に満ちた領域で、電子が私たちや電子そのものの意識から切り離されることはない。
意識は可能性そのものとも、物質的可能性そのものともいえる。
つまり、意識が電子の持つ可能性のうち１つを選ぶことで、波動の持つそれ以外の可能性がなくなり、選ばれた１つが実現となる。
あらゆるものになる可能性を変化させ、現実とするのは意識である。
だからある意識を持って観察するだけで、あらゆる可能性を持つはずの波動がどうなるかを決定し、その瞬間意識したもの以外の可能性を消してしまうのに十分なのだ。」と述べました。
ナンバー1799　2019.08.26　につづくでしょう

第３章 光とともに ナンバー1797

ナンバー1797　2019.08.18　量子もつれと観察者効果
電子をスクリーンにぶつけるとどのようになるかを観測しようとすると、電子がスクリーンに到達する前は、スクリーンの幅いっぱいに広がっていて、スクリーンの幅であれば、どこででも発見される可能性があります。
しかし電子の波はスクリーンにぶつかると、一瞬にして針状の波に縮み、スクリーンの1か所だけで発見されます。
このように観測によって、スクリーンの幅いっぱいの波動の可能性に「波の収縮」が起こります。
観測装置あるいは観察者によって観察者効果があらわれるのであれば、測定値は観察者の影響を受けていることになりますから、観察されている粒子もまた、観察者の影響を受けていることになります。
言葉を変えれば、量子という状態から、物質粒子が現われるためには、観察者が必要ということになります。
また量子には、「もつれ」という現象があります。
２つの電子がもつれるとき、１つが時計回りであれば、もう１つは反時計回りに回ります。
どちらか一方の電子を測定して回転方向が決まると、もう一方もどの方向に回っているかが決まり、もつれが生まれます。
こうなると、どんなに距離が離れていても、お互いにもつれたままです。
パリにいる物理学者が時計回りに回転する粒子を観測すると、サンフランシスコにいる同僚が反時計回りに回るもう一方の粒子を測定します。
お互いの距離がどんなに離れていても、もつれた粒子の効果は持続します。
オランダのデルフト工科大学の研究者たちが、互いにもつれていない電子を使ってある重要な実験をおこないました。
それぞれをフォトンともつれさせた２つの電子を別の同じ場所に移すと、２つの電子は互いにもつれ始めました。
こうして電子同士ももつれを生じることになりました。
アメリカにある純粋知性科学研究所のディーン・ラディンとアルー・デロルムは、人間とロボットが実験を観察する場合を比較する実験をおこないました。
二重スリット実験を人間あるいはロボットが観察するという形でおこなわれた実験をネット上で２年以上、のべ5738回おこないました。
その結果、意識を持つ人間が観察した方が、ロボットが観察したより観察者効果が出ることがわかりました。
ということは、意識を持たないロボットと、意識的に観察をおこなっている人間の違いが粒子には判るということなのでしょうか。
ナンバー1798　につづくでしょう

第３章 光とともに ナンバー1796

ナンバー1796　2019.08.14　ミクロの量子と観察者効果
物理学の世界で、過去1世紀にわたり繰り返し行われてきた二重スリット実験というのがあります。
光を放つ光源から壁までのあいだに、２つの細長いスリットと呼ばれる穴があるついたてを立てます。
光源を出た光子は、そのついたての穴を通り抜けて、壁に届くことになります。
光子ではなくペンキをつけたボールを投げた場合であれば、ボールを投げた場所からまっすぐ先にあるついたてにあいた２つの穴のどちらかを通り抜けると、壁に１つだけボールが当たったペンキの後を残します。
ところが光子の場合は、1つの光子が波状に広がりながら壁に向かって進みます。
そのため、いくつかの光子が２つの穴を同時に通り抜けたかのように、壁には互いに干渉しあった干渉稿と呼ばれる濃淡のあるしま模様の形ができます。
穴の近くに検知器を置いて、光子の様子を観測すると、光子はボールを投げた時と同じような動きをして、干渉稿を作りません。観察されない状態であれば、波状に広がったとわかる干渉稿がつくられます。
同じ実験でありながら、観測という行為があるかないかで、まったく別の結果となります。
観測をおこなうための検知器を取り付けたために、光子の動きに変化が現われたのではないか？と予測をした人もいます。
穴のそばに検知器を取り付けて、観測をおこなうためにスイッチを入れると粒子になりますが、検知器は取り付けていてもスイッチを入れないで実験をおこなうと、波としての性質に戻って壁に干渉稿を残すといいます。
まるで光子が、検知器のスイッチが入っていないから実験はされても観測はされないのだろう、と予測したかのように振る舞います。
観測をおこなっている観測者だけでなく、観測されている光子にも意識があって、観測者の意識に応じて変化しているかのようです。
近代科学の思想は、物体や事象というモノと、人間の観測しようとする意識や精神を、それぞれを独立した存在とみなす二元論によって発展しました。
ところが量子論の正統派の解釈によれば、ミクロの世界では、観測という行為が観測される事象に対して決定的な役割を演じているといいます。
そして私たちが観測をおこなうか、おこなわないかによって実在（reality）が変わってしまいます。
量子の世界は私たちの知る自然界そのものを支えている最もミクロの世界であり、このミクロの自然界を記述する量子力学は、自然法則の一部であることは明らかといえますが、量子が人間の意識に対して反応しているのであれば、この物心二元論が根底から揺さぶられることになりました。
ナンバー1797　2019.08.18　につづくでしょう

第３章 光とともに ナンバー1795

ナンバー1795　2019.08.10　マクロの物質とミクロの量子
量子真空という「場」もエネルギーを持ち、そのエネルギーはごく短い時間も揺らいでいます。
真空ではエネルギーを使って、電子と陽電子といったあらゆる素粒子のペアが、あちらこちらで生まれては消えています。
また電子などの素粒子は、通常なら通り抜けられないはずの壁をすり抜ける「トンネル効果」というものもあります。
また素粒子はある時刻に様々な位置に同時に共存できるため、量子論の粒子はもやもやとした雲が広がっているようなイメージになります。
ところが観測装置や観察者によって観察された瞬間に、はじめてどこか１ヶ所で発見されます。素粒子の位置は「もし完全な理論上の計算ができるとしても、人間にとっての観測結果は決まっていない」といいます。
量子論の計算方法は確立していますが、その計算方法をどう解釈するかは研究者の間でも意見がわかれているといいます。
その解釈の一つとして、素粒子の波を確率と関連づけて、観測による「波の収縮」を考えるのがコペンハーゲン解釈だといいます。
どのような解釈をしたとしても、素粒子は観察者の影響を受けているといえます。
量子が存在する「場」にはすべての可能性が存在していて、それが観察されることで起こる可能性のあることが限られてしまうことになります。
これは「観察者効果」あるいは「観測者効果」と呼ばれるもので、量子が誰かから観察されると、その瞬間にそれまで無限の可能性があったとしても、たった１つの可能性へと絞り込まれて収縮してしまうことを示しています。
もし観察者がいなければ、量子は可能性が定まらないままの波動の状態が続くことになります。
観察者が現われて観察するという行為によって、初めて波動の状態の可能性が１つになることで、実現可能なたった１つの可能性が定まります。
すると、他の可能性が消滅するきっかを作ることになります。
ある装置による測定で結果が１つになれば、その測定値は観察者の影響を受けていることになりますから、観察者効果が現われていることになります。
量子の波動の世界から物質粒子ができあがるためには、観察者が必要であるという科学的な発見は、物質界への理解という点からも、物質界を作り出す意識の役割からしても意味深いといえます。
ナンバー1796　2019.08.14につづく

第３章 光とともに ナンバー1794

ナンバー1794　2019.08.06　マクロの物質とミクロの量子と意識
私たちが認識しているこのマクロの物質世界は、ニュートン物理学の世界であり、常に一定の速さの光を超えるものは存在しません。
また、オフィスビルとマンションなどの物質が、同時に同じ場所に重なり合って存在したり、物質が波状に広がりながら移動していて、私たちが見た瞬間に物質になったりすることはありません。
物体の速度を光速度にしようとすると、時間が遅くなり空間は縮みますし、物質はエネルギーになってしまいます。
常に一定速度の光に対して、時間と空間とエネルギーの３つは相対的であり相互に作用しあっていることが、アインシュタインの相対性理論によってわかります。
ところがミクロの量子の世界では、光速度を超えて物質が移動したり、複数の場所に同時に一つの粒子が存在したり、まったく違う粒子が同時に同じ場所に重なりあって現れたりできます。
粒子が発見される位置を確定させるとその運動の方向は不確かになり、運動量を正確に決めようとすると位置は不確かになります。
一つの粒子が波の状態に広がって、二つのすき間を同時に通ってお互いに干渉しあったりもします。
広がった波を観察しようとした途端に、波は針のように収縮して一つの粒子となって現れると同時に、それ以外の部分は消えてしまいます。
電子が波状に広がっているとき、その波は電子が発見される確率を表していますが、マクロな物体と相互作用すると、収縮を起こして物質粒子として姿をあらわします。
マクロの世界の物質と比べると、ミクロの世界の粒子の存在する時間と空間とエネルギーはすべてあいまいで不確定ですし、すべての可能性が同時に存在し、その可能性がより起こりうることへと集約されます。
理論上は可能性のある波の中に存在している無数の可能性すべてが現実となり得ますが、その中のただ一つだけが現実となります。
同時に存在していた可能性は、ある現実が実現すると消滅してしまいます。
数多くある可能性を崩壊させて、現実がどちらになるか決めている要因の一つが「観察」という行為です。
このような量子は、何もないと考えられている「無」の空間で、次々に生まれては消えています。
量子がたくさん生まれては消えているところを私たちが観察すると、瞬時に粒子が現われます。
人間に観察されることによってはじめて量子が粒子になるのであれば、量子の海は私たちの意識に反応していると考えられます。
ナンバー1795　2019.08.10にちゅぢゅくかな

ひとりごと
暑いです。あまりにも熱いです。
皆様は、暑いですが、大丈夫でしょうか？
こういうときは、無理はしない方がいいと思います。
水分補給といいながら、甘いジュースばかり飲むのはよくない、
ということで、私のマイブームは岩塩入りのお水です。
ヒマラヤの岩塩というのを買ってきました。
細かく砕いて、熱湯にいれると、岩塩が溶けます。
これを冷やして時々飲んでます。
ほんのり甘じょっぱい味になるまで、薄めて氷を浮かせると飲みやすいです。
ミネラルウォーターって感じでしょうか？
スポーツドリンクを水で薄めたような味でしょうか。
スポーツドリンクって、意外とお砂糖が多いようですので、やめました。
これが良いのか？悪いのか？
わかりませんが、とりあえず、
砂糖取りすぎは防げそう
ミネラルの補給はできそう、だと思います。＾＾

第３章 光とともに ナンバー1793

ナンバー1793　2019.08.02　量子の動きは不確定
粒子の位置を正確に決めようとすれば、運動量が不明確になり、運動量を正確に決めようとすると、今度は位置が不明確になります。
粒子と波や位置と運動量のような相補的性質を持つシステムの原理的な限界があるのが量子の世界です。
この不確定性は自然の量子力学的描像から導かれます。
この物質の単位である量子は、単なる粒子だけでも単なる波だけでもなく、粒子と波の両方の性質を持つと考えられます。
すると、相補的関係から奇妙な数学的帰結が導かれてしまいます。
ポジトロニウムと呼ばれるとても不安定な原子があります。
この原子は１つの電子と、１つの陽電子でできています。
陽電子は電子とは反対の極にあるため、最終的には互いに相殺しあって、光の素粒子である２個の光子に自然崩壊して、反対方角に移動していきます。
量子力学によれば、この２つの光子は、どんなに互いに距離が離れていても、計測するとまったく同一の方角（偏光角）を向いていて、100％同調するといいます。
ところが、不確定性原理によれば、２つの粒子が同調するかどうかは観測するまでは不確定であり、１つの粒子が観測された瞬間にその情報がもう一方の粒子に伝えられるのです。
当然その情報伝達の速度は光速を超えることになります。
このような非局所的長距離相関に異議を唱えて、1935年にアインシュタインは二人の同僚たちと『物理的現実に関する量子力学の記述は完全と考えてよいのだろうか』（略して「ＥＰＲパラドックス」ナンバー234参照）という論文を発表します。
この論文のなかで、一対の粒子の存在が、なぜボーアが間違っているのかを証明していると、説明しました。ところが現在では、ポジトロニウムが自然崩壊していく過程で発せられる光子は実験室でつくり出すことが可能であるし、２個のあいだの距離がかなり離れるまで移動するのをそのままにしておくこともできます。
次に移動した２個の偏光角を測ることも可能です。
偏光角が正確に瞬時に計測されて、量子力学が予測するようにそれが同一であることが発見されています。
アインシュタインは二つの光子が光速度を超えて瞬時に、連絡を取り合うことなどあり得ないとしましたが、瞬時に連絡を取り合い、どの偏光角で一致させるかを知っていました。
ボーアは、素粒子が観測されるまで存在していないのであれば、もはやこれは独立した「もの」として考えることはできない、２個の素粒子を別々のものとして見た段階で、すでに間違った前提の上に立つ議論を展開している、２個の素粒子は分かつことのできない一つのシステムの一部であり、他にどんな捉え方をしてもそれは意味がない、としていましたが、ボームによる量子レベルには相互結合性があるという考えによって、ボーアの主張は正しいものと言えることになります。
https://youtu.be/D237ochmEF4　参照ください
ナンバー1794　2019.08.06　につづくかな