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「神はサイコロを振らない」確率論的解釈に疑義



 アインシュタインといえば相対性理論が有名ですが,ノーベル物理学賞を受賞したのは,光量子仮説による光電効果の説明が評価されたからです。従来の定説を覆したこの仮説により,原子や素粒子といったミクロの世界の物理法則を解き明かす量子力学の発展に大きく寄与したのです。

  にもかかわらず,アインシュタイン自らが量子力学の根幹にかかわる原理に疑義を呈したことは,多くの物理学者にとって衝撃でした。それがデンマークの理論物理学者,ニールス・ボーアとの論争だったのです。

  論争の1点目は,光子(光の粒)一つひとつの動きは正確に予測することはできないが,サイコロを何度も振るように確率論的に予測することしかできないという,量子力学の「確率論的解釈」はおかしいのではないかという批判です。一方で,必ず確固とした法則があるはずと主張したアインシュタインは,確率論的に偶然性が支配する原理に対し「神がサイコロを振るはずがない」という有名なセリフを述べます。

  この論点については「これこそが物理原則なのだ」と反論したボーアの説が正統な物理になっています。しかしながらこうしたアインシュタインの問題提起が契機となり,後に量子暗号の概念が生まれる結果となったのです。

  論争の2点目は,宇宙空間を遠く隔てていても,一方の観測が一瞬のうちに他方に影響を及ぼすのはおかしいと指摘したことです。なぜなら,片方を操作した瞬間にもう一方が変化するというこの「双子の光子」の概念を応用すると,光速度を超えて瞬時に通信ができてしまうように思われ,何物も光速度は超えられないという相対性理論と矛盾してしまうというわけです。
例えば,多数組の夫婦を一人ずつ地球と火星に訪問させた場合を考えてみましょう。地球と火星間の男女の配列には,古典的ともいえる完璧な相関関係が成立します(図1)。

  では,同時に発生した光子2個,すなわち双子の光子を地球と火星に送信する場合を考えてみます(図2)。初めの4回は縦横偏光の測定ですが,5回目からは円偏光の測定に変わっています。測定方式を変えた意思決定が光の速度を超えて,地球,火星双方に瞬時に伝わってしまうのはおかしいのではないかと問題提起したのです。

  この論点についてもアインシュタインの主張は退けられました。地球側の観測者によって火星側の状態が瞬時にわかるとはいえ,測定方式を変えたという情報なしには何も伝わっておらずそれは光速度を超えられないからです。

  しかしアインシュタインが提唱した双子の光子という概念,後にエンタングルメント(遠隔相関)と呼ばれるものですが,これが非常に画期的な考え方だったのです。この概念を応用することで量子コンピューターの発想が生まれました。
結果的にアインシュタインはボーアとの論争に負けたのですが,その鋭い指摘が,量子コンピューターや量子暗号の原点になったのです。
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コメント
この記事へのコメント
なかなかの興味をそそるメモやな(*´ω`)
2007/07/31(火) 13:40 | URL | にゃ #-[ 編集]
>>にゃ
うそこけwwww
2007/07/31(火) 23:02 | URL | あるちン #-[ 編集]
いや、ガチやからw
物理やってないから知らん単語あるけど想像とカンでな(゜ω゜)
2007/08/01(水) 12:02 | URL | にゃ #-[ 編集]
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