目の前の石が波？
いつものことで少しだけ
本筋と離れた所へ
足を踏み入れてみよう
またややこしい数字が
すこし出てくるけど
適度にやり過ごしてもらえたら
いいと思うよ
（ぼくもわかってないし）
モノが粒子性と波動性の
どちらもを兼ね備えている
そう言われたところで
どうせ原子くらい小さいところの
はなしじゃないかって思うよね
でもね モノって（人間の身体も含めて）
たしか原子が集まって
出来ているはずだったんだよ
だとすると
目の前の石だって
塊と波の性質を持っているってことに
なるはずなんだよね
でも じっさいのところ
石を投げたとしても
その石の位置も
速度や飛んでいく方向（運動量）も
わかるじゃない
だとすれば この不確定性原理は
原子くらいのミクロの世界でしか
成立しないってことに
なるんだろうか？
そんな風に
考えちゃうよね
この問いには
一応答えが出ているみたいなんだ
（例によってあくまで今のところはだけどね）
どうやらヒントは
『ｈ』にあるんだよな
不確定性原理の
Δｘ・Δｐ＝ｈ
のｈはプランク定数
プランク定数の値を覚えているかな？
ｈ＝6.6261×10‐34j秒
（正確には6.62607004とか
6.62607015と言われているけど）
という おそろしいほど
小さい定数なんだ
さっきの石が
仮に1㎏だとしようよ
その石の位置の不確定さが
1μmの
（1マイクロメートル 1㎜の1/1000だね）
範囲で不確定だとすると
石の運動量の不確定さは
6.6261×10-29㎏・m/s（秒）
になるんだよね
数字ばかりで
わかりにくいけど
この不確定さを
わかる人がいたら
もはや人間じゃない
ってぐらい
小さすぎる誤差なんだ
古典物理学が
相対論からも量子論からも
宇宙という全体からすれば
その中の特殊解でしかないって
言われたのと同じで
ぼくたちの世界では
ｈ＝0って
考えてもいいくらいの
小ささってこと
だから 実際のところ
石にもぼくにもあなたにも
この不確定は影響が無いって
言えるんだよ
ミクロの世界での誤差
相対論でもそうだったけど
ぼくたちの生きている世界では
気にしなくてもいいような
些細なことにも
目を向けないといけないのが
物理学の世界なんだ
じっさい 科学技術の進歩にともなって
その知識が必要になってくることが
出てくる場合が
多々あるんだから
やはり 物事の本質っていうのは
極めて行くべきなのかもしれない
相対論の時間の短縮にしたって
それがわかっていなかったら
車なんかのナビは
成立しないだろうし
量子論もすでに『MRI』なんかに
使われているんだからね
リニアモーターなんかにも
使われていたはずだよ
ぼくたちが普通に生きていくには
プランク定数のあまりの小ささに
『物質』が粒子性と波動性を
持つという常識外れの
考えかたなんて
どうでもいいことなんだ
だけど 不確定性原理に従って
位置と運動量が不確定だってことが
原子なんかの小さな世界では
重要な要素に
なっちゃうんだよね
電子の質量は9.11×10-31㎏
原子の大きさは10-10m
くらいだって言われている
この原子の大きさってのは
電子が原子核の周りを
回って(?)いるって
言われているから
電子の軌道の外周ってことなんだけど
だから 原子の位置の不確定さを
原子の大きさ以内って
仮定しようよ
そうなると 電子の位置の不確定さ
（Δｘ）と
運動量の不確定さ
（Δｐ）の関係は
Δｘ・Δｐ＝ｈから
Δｐ＝ｈ/Δｘ
＝6.6261×10-34/10-10
ってことになる
（ここは「そんなもんだ」と
思っておけばいいよ）
運動量は単純に言えば
質量（m）×速度（v）ってことなんだから
電子の質量が確定している状態で
電子の運動量の不確定さが起きるってことは
速度（v）が不確定だってことになるよね
この速度の不確定さをΔvってことにしよう
そうすると
Δv＝Δp/m
（ｍは電子の質量だよ）
ってなる
運動量の不確実さは
Δv＝Δp/m
＝Δp/9.11×10-31
＝7.268×106m/s
ってことになるってこと
この計算
実はちょっと自信が無いんだ
ぼくの計算では
こうなるんだけど
専門家が書いている書物には
Δv＝1.3747×107m/s
になっているんだよね
量子の世界は光速で動く世界だから
一秒に数千メートル違っても って
わけにはいかないけど
ぼくのなかでは
細かい(?)数字ってことで
スルーしているんだけど……
だれかちゃんと計算してくれると
うれしいな
原子模型
この数字が正しいかどうかは
いったん保留して
速度の不確定さってなんだろう
Δxが位置の不確定さ
Δpが運動量の不確定さってことは
質量のわかっているものでは
ΔvとΔxとの関係が
ΔpとΔxとの関係に
準じるってことになるよね
電子が原子核の周りを
回っている(?)とすると
速度が上がり過ぎた時
遠心力が原子核と原子の間の
クーロン力を振り払って
飛んでっちゃうそうだ
Δvっていうのは
原子核の電荷が
ぎりぎり電子をつなぎとめて置ける
速度の中での
不確定さってことになるらしい
だから もし電子の位置を
原子の大きさより
高い精度で確定させちゃうと
不確定性原理から
電子の速度の不確定さで
原子は安定していられない
ってことになる
可能性が出てきちゃうんだ
極端に言えば
電子が原子の大きさ程度に
位置が不確定じゃなければ
原子として
安定できないってことに
なっちゃうんだよね
と すると……
原子の周りを
電子がグルグル回っているっていう
惑星モデルって
どうなるんだろう？
電子って原子核の周りに
雲か霧みたいに
広がっている
ぼんやりしたもんだって
ことになるのかもしれない
『原理』と聞くと
不確定性原理とは
そんなもんだって
調子論の研究の
常識として初めから
みんなが気が付いていたかも
しれないけど
だれも明確に
指摘していなかっただけ
なんじゃないかな
ハイゼンベルグさんが
量子論の研究していく途上で
出会う不確定さを
量子論には必ず不確定性が
付随しちゃうってことと
その不確定さの範囲を
明らかにして
発表しただけなんだろうね
さして 不思議な
ことじゃないんだ
量子論にしても
相対論にしても
切り口に使われたのは
『光（電磁波）』だったじゃない
ことの発端は
光は『波』か『粒』かって
ところでしょ
そして 波は状態・粒は実体
ぼくたちの本質を作っている
レゴブロックが
波なのか粒なのかって
さんざん議論されてきたけど
じつは そのどちらでもなくて
波と粒の
両方の性質を持っているもの
なんだって
改めて明らかにしたってことだね
ぼくたちの
モノっていうのは
塊だっていう
頭を切り替えなくっちゃ
ならないってことだけなんだろうね
モノをどんどん小さくしていくと
ぼくたちの想像もつかない
変なものになっちゃうのかもしれないよ
