Return to Video

アインシュタインの素晴らしい間違い：量子もつれ － チャド・オーゼル

  • 0:06 - 0:10
    アルベルト・アインシュタインは
    光電効果の理論を通して
  • 0:10 - 0:13
    量子力学の立ち上げに
    重要な役割を果たしましたが
  • 0:13 - 0:17
    その自然哲学的な意味合いに
    悩まされ続けました
  • 0:17 - 0:21
    多くの方は彼がE=MC＾２という式を
    導出したことを覚えているでしょうが
  • 0:21 - 0:27
    彼の物理学への最後のすばらしい貢献は
    1935年に発表された
  • 0:27 - 0:32
    若き研究仲間であるボリス・ポドルスキーと
    ネイサン・ローゼンとの共著論文でした
  • 0:32 - 0:36
    これは風変わりな自然哲学的な論文と
    みなされて1980年代にまで至りましたが
  • 0:36 - 0:42
    このEPR論文は最近になって
    量子もつれとして知られる奇妙な現象を
  • 0:42 - 0:44
    記述するものとして
  • 0:44 - 0:48
    量子力学における新たな理解の
    中心をなしています
  • 0:48 - 0:52
    この理論の考察では
    それぞれが測定可能な２種の属性をもった
  • 0:52 - 0:55
    一対の粒子を発生源から
    放出することから始めています
  • 0:55 - 0:58
    各測定では
    ２つの異なる結果が
  • 0:58 - 0:59
    等確率で起こります
  • 0:59 - 1:02
    一つ目の属性をたとえば
    「０」と「１」としてみましょう
  • 1:02 - 1:04
    もう一方の属性を「A」と「B」とします
  • 1:04 - 1:05
    一旦測定がなされると
  • 1:05 - 1:09
    それに引き続く測定では
  • 1:09 - 1:12
    同じ粒子に対して同じ結果が得られます
  • 1:12 - 1:14
    この話の奇妙な点は
  • 1:14 - 1:16
    単一の粒子の状態は
  • 1:16 - 1:18
    測定するまで決まらないばかりでなく
  • 1:18 - 1:21
    測定することが状態を決めることです
  • 1:21 - 1:24
    それだけでなく
    互いに測定が影響し合います
  • 1:24 - 1:27
    一方の粒子の状態が「１」であると
    測定されたとし
  • 1:27 - 1:29
    引き続く測定で
    もう一方の属性を測定すると
  • 1:29 - 1:32
    それぞれ50％の確率で
    「A」か「B」となります
  • 1:32 - 1:35
    しかし その後 最初の測定をもう一度行うと
  • 1:35 - 1:38
    いったんは「１」と
    測定されていたのにも関わらず
  • 1:38 - 1:41
    「０」となる確率が50％になります
  • 1:41 - 1:45
    つまり測定する属性を変えると
    元の測定結果をランダムに
  • 1:45 - 1:47
    新たな値をもたらします
  • 1:47 - 1:51
    ２つの粒子を見ると
    さらに奇妙なことが起こります
  • 1:51 - 1:54
    各粒子はランダムな結果を与えますが
  • 1:54 - 1:55
    この２つを比べてみると
  • 1:55 - 1:59
    この間には常に完全な
    相関関係があることが分るでしょう
  • 1:59 - 2:02
    例えば 一方の粒子が「０」ならば
    他方も常に「０」となる
  • 2:02 - 2:04
    そのような関係です
  • 2:04 - 2:07
    このような２粒子は
    「量子もつれ」の関係にあります
  • 2:07 - 2:11
    一方を測定すれば
    他方の値を確実に知ることができます
  • 2:11 - 2:16
    しかし この「もつれ」はアインシュタインの
    有名な相対性理論に反するように見えます
  • 2:16 - 2:19
    というのも 粒子間の距離を
    制約するものがないからです
  • 2:19 - 2:21
    正午 ニューヨークで一方を測定し
  • 2:21 - 2:24
    その10億分の１秒後に
    サンフランシスコで他方を測定しても
  • 2:24 - 2:28
    全く同じ結果が得られます
  • 2:28 - 2:30
    しかし 測定が値を決めるのだとすれば
  • 2:30 - 2:35
    一方の粒子が 他方に信号を
    光速の1300万倍の速さで
  • 2:35 - 2:37
    送り届ける必要がありそうですが
  • 2:37 - 2:41
    相対性理論によると
    これは起こり得ません
  • 2:41 - 2:46
    それゆえ アインシュタインは量子もつれを
    “spuckafte ferwirklung”
  • 2:46 - 2:49
    「不気味な遠隔作用」として否定しました
  • 2:49 - 2:51
    彼は量子力学は不完全な理論と結論付け
  • 2:51 - 2:56
    より深いレベルの物理の
    近似に過ぎないのだとし
  • 2:56 - 3:00
    両粒子が共に 隠れた階層で
    値が決定されているのだと主張しました
  • 3:00 - 3:03
    ニールス・ボーアが率いる
    正統派の量子理論支持派は
  • 3:03 - 3:07
    量子状態は根本的に事前に決定不可能で
  • 3:07 - 3:10
    量子もつれは 一方の粒子の状態が
    遠方の対の粒子の状態に
  • 3:10 - 3:13
    依存するのだという主張を
    崩しませんでした
  • 3:13 - 3:16
    30年もの間 物理学は
    この点で行き詰っていましたが
  • 3:16 - 3:20
    ジョン・ベルは２つの粒子それぞれに対し
    異なる測定を組み合わせれば
  • 3:20 - 3:24
    EPR論争の決着がつくことを示しました
  • 3:24 - 3:29
    アインシュタイン、ポドルスキー、ローゼン
    に支持された「隠れた変数理論」は
  • 3:29 - 3:33
    結果が事前に決まっているために
    「1A」とか「B0」とかいった結果が出る頻度に
  • 3:33 - 3:37
    厳しい上限を与えましたが
  • 3:37 - 3:40
    ベルは純粋に量子力学的なアプローチ
    つまり
  • 3:40 - 3:43
    物理状態は測定されるまで
    全く決まっていないのならば
  • 3:43 - 3:46
    事前に結果が決まっている場合には
    起こりえないような
  • 3:46 - 3:49
    異なる上限がある事を示し
    組合わせ測定の結果を予測しました
  • 3:49 - 3:53
    ベルがEPR論争の検証方法を示すと
  • 3:53 - 3:55
    物理学者たちは これを実行に移しました
  • 3:55 - 3:59
    まずは70年代のジョン・クラウザーや
    80年代のアラン・アスペに始まり
  • 3:59 - 4:03
    EPR予測を検証する何十もの実験がなされ
  • 4:03 - 4:05
    全て同じ結論を得ました：
  • 4:05 - 4:08
    量子力学は正しかったのです
  • 4:08 - 4:12
    事前に決定されない量子もつれの関係にある
    粒子の状態の相関関係は事実であり
  • 4:12 - 4:15
    いかなる隠れた変数によっても
    説明することはできないのです
  • 4:15 - 4:20
    EPR論文の主張は正しくないと分りましたが
    素晴らしい理解をもたらしました
  • 4:20 - 4:24
    主導的な物理学者が量子力学の
    基礎について徹底的に考察することにより
  • 4:24 - 4:27
    この理論はさらに詳しく理解され
  • 4:27 - 4:31
    量子情報理論といった研究分野の
    立ち上げに寄与しました これは今や
  • 4:31 - 4:37
    未曾有の潜在能力を有するコンピュータ開発の
    分野として 研究が盛んになされています
  • 4:37 - 4:40
    しかしながら 測定結果はランダムなので
  • 4:40 - 4:42
    量子もつれの関係にある粒子を使って
  • 4:42 - 4:46
    メッセージを光よりも速く伝えるという
    SFのようなことは起こりません
  • 4:46 - 4:49
    ですから 相対性理論は 今の所 無事です
  • 4:49 - 4:54
    でも量子宇宙は アインシュタインが
    信じようとしていたことよりも はるかに奇妙です
Title:
アインシュタインの素晴らしい間違い：量子もつれ － チャド・オーゼル
Description:

アインシュタインと物理学と言えばまずはE=mc^2という式を思い浮かべるでしょう。しかし、物理学における彼の最も素晴らしい功績の一つは彼が1935年に他の学者と共著で記した－結局間違っていることが判明しましたが－風変わりな自然哲学的な論文にあります。チャド・オーゼルはアインシュタインの「EPR」論文と、量子もつれという奇妙な現象に対する洞察について、詳しく解説します。
レッスン：チャド・オーゼル
アニメーション：Gunborg/Banyai
＊レッスンの全編はこちら： http://ed.ted.com/lessons/einstein-s-brilliant-mistake-entangled-states-chad-orzel
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:10

Japanese subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.