真空ってなんだ？
真空と聞いたら
なにを思い浮かべるかな？
なにもない空っぽの空間
そんな感じだと思うんだ。
もしくは相対論を調べている立場からすると
『場』がひしめき合っている
なんてカッコいいことを。
じっさい真空の定義って
いろいろな部門で
違っているんだけど
物理学の概念で言えば
「大気圧より低い空間状態のこと」
ってことなんだそうだ。
これでわかる人が
どれだけいるのかわからないけど
『定義』なんだから
そのまま受け取るしか
仕方がないよね。
もっと身近な定義で言えば
日本工業規格（JIS）が
「真空とは通常の大気圧より
低い圧力の気体で満たされた
空間の状態で
圧力そのものを
いうものではない」って
いうのもあるけどね。
たしかにほんとうに何もない
空っぽの場所っていうのを考えたら
それはもう『空間』とは呼べない
って言われたら
納得しそうだね。
今は相対論を
ボチボチ書いているけど
本来の趣旨は量子力学を知りたい
ってところだったんだ。
量子力学に出てくる
『不確定性原理』を理解するには
相対論がいるんじゃない？ って
ところから寄り道したはずなんだよね。
それが相対論を知るためには
量子力学がいるっていう
おかしなことになってしまったよ。
だから両方が入り混じるけど
適当に流しておいてほしいな。
で、真空を量子力学で結論付けると
「真空には揺らぎがある」
ってことになるんだそうだ。
揺らぎってなんだって
当然の疑問がおきるけど
また量子力学に戻った時に
なんとか書いてみることにしよう。
（実は今のところ
ぼくにもチンプンカンプンなんだよね）
考えかたで言えば
真空中では『粒子』と『反粒子』が
生成消滅を繰り返していて
それが揺らぎになる
ってことなんだそうだけど
わかるわけがないよね。
物理学に精通している人には
当たり前のことなのかも
しれないけど
すくなくともぼくには
手におえないな。
不確定性原理
また少し脱線するよ。
（いつものことだけどね）
量子力学でぼくがわき道にそれた原因の
『不確定性原理』に少しだけ
首を突っ込んでおこう。
とにかく相対論の書き込みに
一応のめどがついたら
もう一度真剣に書いてみるけど
今は相対論の真っただ中
軽く流してみるだけにするけど。
ハイゼンベルグさんが
提唱した理論に
『不確定性原理』っていうのがある。
提唱したって言うけど
理論として発表したっていうより
量子力学っていうのを
説明したっていうことの方が
合ってるかもしれないね。
粒子の位置と運動量を
同時に正確には決定できない
って量子力学を考えていくと
必然的に出てくる結果なんだけど
位置と運動量のような
関連して一つの現象として
捉えられるものの
片方だけの値を確定させるのには
限界が存在しちゃうんだよという
おそろしい原理なんだね。
ぼくたちの良く知っている
マクロの世界でも
昔から観測者効果と呼ばれる
観測の不確実性っていうのは
言われていたんだ。
これは観測するって行動が
観測されるものの行動に
影響を与えるっていう
観測するとその観測するという行動が
観測されるものの
正確な姿をゆがめてしまうっていう
観測の問題だったんだ。
でも量子の不確定っていうのは
他からの影響に関係なく
本質的に量子にある性質って
ことになっちゃったから大変。
困ったことにこの原理
位置と運動量との間だけの
関係だけじゃなくて
関連して一つの現象として
捉えられるものには
当てはまっちゃう
かもしれないって言いだした
人もいるんだよね。
エネルギーと不確定性原理
今考えているのは
真空のはなし。
そこにこの不確定性原理を
組み込んでみよう。
『エネルギー』と『時間』
これも不確定性原理に当てはまると
量子力学では考えられるって
言い出した人がいる。
『エネルギー』と『時間』が
不確定関係にあるってことは
どういうことなんだろう？
ちょっとややこしいけど
粒子がエネルギーを持っているとしよう。
そのエネルギーを持っているって現象は
どれだけのエネルギーが
どれくらいの時間放出されるかって
ことにならないかな？
見当はずれの言い方だけど
キャンプファイヤーをしているとするよ。
火をつけるところからはじまって
一番燃え盛っている時
そして熾きになって
いつかは消えちゃってエネルギーを出さなくなる。
このキャンプファイヤーの
全エネルギーは
燃えている火力×燃えている時間
ってことになるでしょう。
だから物質のエネルギーっていうのは
エネルギー×時間ってことに
なるって言っていいんじゃないかな。
（少し例えとするとおかしいけどさ）
ここにハイゼンベルグさんの不確定性原理を
あてはめてみるよ。
エネルギーと時間は関連している
一つの関係だってこと。
そうなると『ΔE･Δt=h』という関係が
成り立つことになっちゃう。
急に訳の分からない式を出しちゃったけど
『Δ』っていうのは
不確かさを表すのに
使われている記号だね。
Eはエネルギー ｔは時間
ｈっていうのは量子力学で
書いているけど『プランク定数』という
量子力学にはしょっちゅう出てくる定数なんだけど
ひとまずは決まった数ぐらいの
考えかたでいいと思うよ。
ΔＥ・Δｔ＝ｈ っていうのは
エネルギーの不確かさ×時間の不確かさは
ある決まった数になるってことなんだ。
言い換えると物質のエネルギーの
不確かさをゼロに近づけると
その物質がそのエネルギーを持つ時間が
わからなくなり
逆に物質のエネルギーが
存在する時間を正確に決めようとすると
（不確かさを０にするってこと）
その時の物質のエネルギー
がわからなくなる。
ってことなんだけど
わかるかな？
もう一度言い換えてみよう。
ひょっとしたら間違った解釈に
誘導しちゃうかもしれないけど
そこのところは悪しからず。
物質の「エネルギー」を確定させると
物質がそのエネルギーでいる時間が
無限大になっちゃう。（可能性がある）
いつでもその物質はそのエネルギーだ
っていうことになっちゃっても
おかしくないってことになる。
一応これを『定常状態』
っていうらしいけどね。
逆に物質のエネルギーの
存在する時間を確定させると
エネルギーの幅が
無限大になっちゃう。（可能性がある）
この意味って
おそろしいよ。
極めて短い時間なら
（本当は０時間なんだけど）
とてつもないエネルギーが
存在する可能性が
あるってことになる。
一瞬なら莫大なエネルギーが
存在しても問題ないって
おそろしいことだと思わない？
覚えていないかな
エネルギー保存則って。
量子力学って
もしかするとエネルギー保存則まで
否定しちゃうのかもしれないんだよ。
