「量子のもつれ」と「ビッグバン」

量子力学の中でも、「量子のもつれ」もまた不思議な現象で面白いですね。この「量子のもつれ」とは何かというと、

「量子のもつれ(量子もつれ、英: Quantum Entanglement)」とは、量子力学における非常に不思議で重要な現象で、2つ以上の粒子が互いに密接に関連し合った状態にあることを指します。これらの粒子は、空間的にどれだけ離れていても、一方の状態を測定するともう一方の状態が即座に決まる、という特性を持ちます。


🔍 具体的に言うと:

たとえば、2つの電子がもつれ状態にあるとします。この2つはそれぞれスピン(電子の性質の一つ)という状態を持っており、もつれたペアの場合、「一方が上向きなら、他方は必ず下向き」というように完全に相関しています。

  • あなたが一方の電子を観測して「スピン上」と分かると、
    もう一方の電子は観測する前から「スピン下」と決まっていたように振る舞います。

  • たとえ2つの電子が地球と月ほど離れていても、結果は即座に関連づけられるのです。


🤯 なぜ不思議なのか?

  • アインシュタインはこの現象を「遠隔作用のようなもの(spooky action at a distance)」と呼び、懐疑的でした。

  • 古典物理学では、物体が相互に影響を与えるには何らかの「情報伝達」が必要で、その速度は光速を超えることはできないとされています。

  • しかし、量子もつれではあたかも情報が瞬時に伝わっているかのような相関が観測されます。


🧪 実用面では?

量子もつれは以下のような最先端技術の基礎になっています。

  • 量子暗号通信(盗聴不可能な通信)

  • 量子テレポーテーション(情報の瞬時転送)

  • 量子コンピュータ(重ね合わせやもつれを利用)


簡単にまとめると、

量子もつれ = 離れていても互いに状態が深く結びついている粒子の状態

 はい、助手のAIさんに説明してもらいました。使えるなあ、この助手。これからもよろしく頼みます。

それにしても凄いですよ、この「量子のもつれ」というのは。情報が瞬時に伝わるのですよ、距離に関係なく。何億光年離れていても、瞬時に伝わる!?普通はどんな情報も光速を超えて伝わることはできないはずなのに。何億光年も離れていたら、何億年後にしか伝わらないはず。なのに、瞬時に伝わる。

つまり、どんなに距離が離れていても、つながっているチャンネルが存在するということですか。なぜ、そんなことが可能なのか。

それは、わたしたちが、というかこの世界が、この宇宙が、一つであるということの現れなんじゃないかな、と思ったりしています。

「わたしたちは一つである」

とは、ここではいつも宗教的な意味で言ってきたつもりですが、実は物理的にも一つなのではないか、と最近はよく思うのです。

「いや、わたしたちも、世界も、宇宙も、全然バラバラじゃないか」

と思うかもしれません。確かに見たところそうですね。でも、ビッグバンってあるじゃないですか。あれもよく考えたらふざけた話で、この無限に等しいような広大な宇宙が、原子よりも小さな点から始まったとかいうのですよ。先日多摩川沿いの土手を歩いていて、関東平野を見渡していたのですが、そのときビッグバンの話を思い出して、この風景全部が原子よりも小さなところに押し込められることを想像してみて...

そんなことできるわけないじゃん!

物理学者って正気なんですかね?どんな想像力持っているんじゃい。

で、思ったんですけど、多分、物理学者って想像力ゼロなんじゃないか。ただ、現在宇宙が現在膨張してるから、逆算すると宇宙は収縮して最後は一点に集まるはずだ、と考えているのでしょう。ただ、数式がそうなっているから、方程式がそうなっているから、それを機械的に当てはめてみると、この全宇宙が原子より小さな一点から始まったと考えられる。

で、みなさん、地球が野球ボール一個に縮まった様子を想像できますか。できるというなら、実際にやって見せてほしいものです。それすらできないのに、全宇宙が原子より小さな1点から始まる?

どうやら科学をやるなら、普通の想像力はかえって邪魔なようですね。想像力ゼロじゃないとやってられない。頭にあるのは数式だけと。

と、ここまで物理学者をディスってきましたけど、僕がビッグバンを信じてないかというと、そうではない。というか、どんなにまともな想像力からするとあり得ないように思われることであっても、方程式を解くとそうなる、と言われれば、そうかもしれない。

で、宇宙は原子より小さな1点から始まった、と物理学者が主張するのをしぶしぶ認めてあげるとしましょう。するとどうなりますか。

「宇宙はもともと一つであった」

となりませんか。もともと一つであったものが、インフレーションだかなんだか知りませんが膨張してついには現在の何百億光年にも及ぶ宇宙となったとして、やっぱり一つなんじゃありませんか。ひとつであったものが大きくなっただけじゃないですか。または、こう言うべきかもしれません。宇宙が膨張して拡大し、様々な物質が生まれ、現在はバラバラに見えているとしても、その見かけの背後には、宇宙が一つであったときの結び付きがずっと維持され、つながったままである。わたしたちは、一つであるという性質を持ったまま、今ここに存在するのではありませんか。

そして、その、私たちが一つであるという性質、結び付きが物質の現象として「量子のもつれ」として表れているとしたら面白いなあ。

距離がどんなに、何億光年離れていようと、量子の情報が瞬時に伝わるのは、それらが一つであったことの表れであると。

物理の世界に宗教的想像力を持ち込んでもしょうがありませんが、物理的にも

「わたしたちは一つである」

と言えたら素敵。

愛と慈悲の導くままに



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