思考実験

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ニュートン以来、長きに渡って物理学が描いてきたのは、因果律に支配された決定論的な宇宙でした。

「現在が正確にわかっていれば、未来を予測できる」という、いわゆるラプラスの悪魔は、こうした古典物理学の常識を究極的に突き詰めていった場合に導かれる結論です。

しかしそれでは、波と粒子という異なる性質を同時に持った光や電子の振る舞いを説明することができません。

そこでボーアはこれまでの物理学の常識を覆し「物事の状態は観測によってはじめて決定される」、つまり「観測するまで物事の状態は決まっていない」というコペンハーゲン解釈を発表するのです。

「未来は決まっていない。あるのは可能性だけだ」というのは、少年漫画のオチみたいで素敵ですが、決定論と因果律を尊ぶ物理学者たちには受け入れがたいものでした。

特にアインシュタインは確率などに頼らず、明確に電子の状態を決定できる隠されたパラメータが存在するはずだと考えました。

例えばAとBの2つの箱があり、片方にだけボールが入っているとします。このときAの箱の中は、蓋を開けようと開けまいと、ボールが「ある」か「ない」かの2つに1つです。

それに対して明言を避けて「Aの中にボールがある確率は50％だ」と言われたら、単にわかんないから確率で誤魔化してるだけじゃないかと言いたくなりますよね。

アインシュタインが指摘したいのはそういうことでした。

彼にとって確率に頼るというのは、わからないから白旗をあげていることに等しかったのです。

そのためアインシュタインは、量子力学が不完全な理論であることを証明しようと、次から次へ思考実験を考案してボーアに戦いを挑みました。

現在私たちがよく知る量子力学の解説の多くは、実はアインシュタインたちが量子力学を否定するために生みだした思考実験が元ネタです。

ここからは、馴染みのある量子力学の話しが数多く登場します。

目次 アインシュタインは量子力学の何が気に入らなかったのか？コペンハーゲン解釈を否定するために生まれた「シュレーディンガーの猫」哲学の決着　ベルの定…

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相対速度は中学校で習う簡単な問題ですが、これは単純な思考実験をするのにいい材料です。

映画のアクションシーンでは、主人公と敵が電車の中で銃撃戦を始めたりしますが、このときふと、次の疑問が頭に浮かぶかもしれません。

「電車の中で発射された弾丸は、地上の傍観者からはどのように見えるのか？　そして電車の速度がどんどん増したらどうなるのか？」

ここでは、理論物理の入口となるシンプルな思考実験をご紹介します。

目次 本物の電車で拳銃を撃つとどう見える？マッハで走る電車内で拳銃を撃ったら？ 本物の電車で拳銃を撃つとどう見える？ 電車の中で拳銃を撃った時の様子…

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日々実感することはありませんが、地球は常にかなりの速度で回転しつづけています。

子供じみた想像かもしれませんが、もしこの地球の自転を、コマを指でつまむようにして急停止させてしまったら、地球には何が起きるのでしょうか？

国立航空宇宙博物館（NASM・米）の名誉地質学者であるジェームズ・ジンベルマン（James Zimbelman）氏は「あくまで思考実験の話ですが、本当に恐ろしいことが起こる」と話します。

その「恐ろしいこと」というのは、以下で見ていきましょう。

目次 地球上のすべてが吹き飛ぶ！ 地球上のすべてが吹き飛ぶ！ 大前提として、「地球の自転スピードはとても速い」ことを念頭におかなければなりません。 …

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